电解水制氢耦合氧化工艺国际领先

1月5日,中国化工学会在北京主持召开了由 北京化工大学、清华大学和衢州资源化工创新研究院共同完成的“千瓦级电解水制氢耦合绿色氧化制丁二酸/乙醇酸技术”科技成果鉴定会。鉴定专家组一致认为,电解水制氢耦合氧化工艺具有原创性,处于国际领先水平。

中国石油大学(北京)徐春明院士、中国化工学会副秘书长/教授级高工胡杰、中国石化科技部原副主任/教授级高工王玉庆、中石化石油化工科学研究院首席专家/教授级高工宗保宁、中国科学院大连化学物理研究所李先锋研究员、吉林大学林海波教授、北京大学刘海超教授、中国化工学会秘书长助理兼科技服务部主任张瑜、中国化工学会高级专家王建明和中国化工学会科技服务部助理杜一萌,以及北京化工大学段雪院士、衢州资源化工创新研究院执行院长周新研究员和项目组全体成员参加了本次会议。

会上,北京化工大学邵明飞教授和栗振华教授分别向鉴定专家组汇报了关于“千瓦级电解水制氢耦合绿色氧化制丁二酸/乙醇酸技术”的工作/技术报告和查新与应用报告。经质询、讨论以及对相关鉴定资料的全面审核,鉴定专家组一致认为,电解水制氢耦合氧化工艺具有原创性,处于国际领先水平。

本次鉴定的成果主要针对电解水制氢“提效降本”难题,基于段雪院士提出的“电解水制氢耦合氧化”原创思想,在国家自然科学基金重大项目、国家重点研发计划项目、以及衢州资源化工创新研究院自主研发项目等支持下,由北京化工大学、清华大学、衢州资源化工创新研究院合作攻关完成。

项目成果的主要创新点包括:

一、率先提出了电解水制氢耦合氧化的原创思想并构建了耦合反应体系。率先提出了电解水制氢耦合氧化的原创概念,揭示了阳极表界面水可控活化产生“活性氧”耦合有机物选择性氧化的反应机制,先后在30余个耦合反应体系中验证了创新思想。过程耦合后,产氢能耗较传统电解水制氢能耗降低20%以上,产氢效率提高2~40倍,氢气纯度>99.99%;在高效产氢的同时,实现了高值化学品的绿色合成。

二、开发出两类电解水制氢耦合可降解塑料单体绿色合成的工艺技术体系。设计并开发了电解水制氢耦合氧化新工艺路线,在阳极联产高附加值丁二酸和乙醇酸两类可降解塑料单体;创制了兼具高活性和高稳定性的阳极有机氧化与阴极高效制氢电催化剂,并发展了催化剂涂覆膜、电沉积两类电极放大制备方法。

三、自主设计并集成出首台套千瓦级电解水制氢耦合氧化反应系统。自主设计并制造了电解水制氢耦合氧化微通道原型反应器,开发了产物分离纯化技术,构建了千瓦级电解水制氢耦合丁二酸/乙醇酸绿色合成反应装置与系统,实现了丁二酸和乙醇酸单系列年产吨级制备,对应产氢量大于千标方/年;分析证明电解水制氢耦合氧化系统具有显著技术经济性,并实现了过程本质安全。

围绕本次成果鉴定,项目组在Nat. Commun. (6篇),J. Am. Chem. Soc. (3篇),Angew. Chem. Int. Ed. (5篇),AIChE J. (3篇)等国内外高水平化学化工类期刊发表论文30篇,申请国家发明/实用新型专利22件,获授权国家发明/实用新型专利12件,制订企业标准3项,具有自主知识产权。

项目成果通过科技成果鉴定,不仅是对科研项目的高度肯定,更是对项目团队长期以来坚持科研创新、追求卓越发展的有力激励。下一步,项目团队将以此为契机,持续强化研发工作的前瞻性与实用性,加大科研投入力度,紧密对接社会发展实际需求,科学设定研究方向,以终为始,推动科研成果的高效转化与实际应用,加速新质生产力的形成,为行业发展注入更多创新动力。

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2025-01-08     中国化工报