一种新的电化学方法可以使化学生产更加清洁、节能。劳伦斯利弗莫尔国家实验室 (LLNL) 的科学家和合作者团队利用薄膜镍阳极找到了如何清洁化学生产的方法。

在研究新的电化学反应时，使用薄膜非常重要，因为它们提供了一致的工作表面，从而更容易理解催化剂的实际工作原理。

“薄膜消除了多孔/粗糙结构或不同厚度带来的复杂性，使我们能够专注于催化剂材料的真实特性，”LLNL 博士后 Aditya Prajapati 说，他是发表在ACS Catalysis杂志上的一篇论文的第一作者。

该项目的通讯作者兼 PI Christopher Hahn 表示：“这有助于我们更好地理解化学反应以及如何改进它们，从而实现更高效的过程。”

目前的电解器(将电能转化为具有高势能密度的分子)由于阳极的氧气释放而难以提高能源效率。该团队发现，用生物质氧化代替这种氧气释放反应可以将能源使用量减少 50% 以上，既能提高效率，又能满足可持续生物质转化的需求。

该工艺将来自生物质的 5-羟甲基糠醛 (HMF) 转化为 2,5-呋喃二羧酸 (FDCA)，从而清洁化学生产，而 2,5-呋喃二羧酸是 PEF(一种生物基聚合物)等可持续塑料的宝贵组成部分。该团队得出结论，该工艺减少了对石油的依赖和碳排放。

“与需要高温并产生有毒废物的传统方法不同，我们的电化学方法更清洁、更节能，”该研究的通讯作者之一 Nitish Govindarajan 说。

通过利用生物质作为起始原料，该工艺支持可再生原料的使用，促进循环经济并减少对有限化石燃料储量的依赖。

与传统方法相比，HMF 电化学氧化为 FDCA 消耗的能量更少，有助于降低化学生产中的碳足迹。此外，如果与可再生电力相结合，它还可能实现零碳足迹。

其他 LLNL 作者包括 Wenyu Sun、Jeremy Feaster 和 Sneha Akhade 以及来自蒙特利尔大学和波恩大学的研究人员。

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