近日，天津大學張兵教授團隊在“煤衍生的乙炔”電催化半氫化制備乙烯研究方面取得進展。
傳統乙烯生產過程中存在對石油依賴性高、能耗高、碳排放高等問題?；谖覈案幻骸钡馁Y源稟賦，發展以煤為碳源、以水為氫源，利用“煤衍生的乙炔”電催化半氫化制備乙烯策略符合我國國情。但目前該策略受限于嚴重的析氫競爭以及乙烯過氫化副反應，可盈利目標尚不明確，制約了其發展。
研究團隊通過經濟技術分析設定可盈利目標，發現抑制工業級電流密度下乙烯過氫化和析氫反應的競爭是實現盈利的關鍵點?；诖耍芯繄F隊進行了催化劑的精準設計，選用具有弱乙烯吸附的銅催化劑來抑制過氫化的競爭，進而提升乙烯選擇性。研究團隊還借助理論計算，證實富不飽和位點的納米銅不僅能夠促進水的活化，還可以增大析氫反應的能壘，從而提高乙烯的法拉第效率。
納米銅氣體擴散電極是理想的電極材料，但其制備過程受到基底疏水性的限制。研究團隊創新發展限域溶解、界面生長策略，以硝酸銅在疏水電極與堿性電解液界面處緩慢溶解所形成的氫氧化銅為銅源，通過電沉積的方式制備了自支撐的納米銅氣體擴散電極。
采用納米銅氣體擴散電極，研究團隊在0.5安培/平方厘米的工業級電流密度下，實現了近100%法拉第效率和選擇性的乙烯合成，以及長達54小時的電極循環穩定性。該策略在較寬電位范圍內生成乙烯的法拉第效率均接近100%，可直接在具有波動性特征的太陽能等可再生能源電力下工作。此外，全生命周期的碳排放分析結果表明，該策略具有良好的碳減排潛力。
該研究不僅為高收率、高選擇性的乙烯生產提供了高效、可持續的方法，還為以水為氫源的電催化轉移氫化催化劑的設計與合成提供了范例。
中華人民共和國國家發展和改革委員會 中華人民共和國工業和信息化部 中華人民共和國應急管理部 中華人民共和國生態環境部 中華人民共和國科學技術部 中華人民共和國財政部 中華人民共和國商務部 中國石油和化學工業聯合會
江蘇省發展和改革委員會 江蘇省工業和信息化廳 江蘇省財政廳 江蘇省生態環境廳 江蘇省科學技術廳 江蘇省商務廳 江蘇省應急管理廳 江蘇省市場監督管理局 江蘇省統計局
北京市化學工業協會 天津市石油和化工協會 遼寧省石油和化學工業協會 內蒙古石油和化學工業協會 重慶市石油與天然氣學會 河北省石油和化學工業協會 山西省化學工業協會 吉林省能源協會 黑龍江省石化行業協會 浙江省石油和化學工業行業協會 安徽省石油和化學工業協會 福建省石油和化學工業協會 江西省石油和化學工業協會 河南省石油和化學工業協會 湖北省石化行業協會 湖南省石油化學工業協會 廣東省石油和化學工業協會 海南省石油和化學工業行業協會 四川省化工行業協會 貴州省化學工業協會 云南省化工行業協會 陜西省經濟聯合會 甘肅省石化工業協會 青海省化工協會
電話：協會：025-8799064 學會：025-86799482
會員服務部：025-86918841
信息部：025-86910067
傳真：025-83755381
郵箱：jshghyxh@163.com
郵編：210019
地址：南京市夢都大街50號東樓(省科技工作者活動中心)5樓
增值電信業務經營許可證：蘇B2-20110130
備案號：蘇ICP備13033418號-1
