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近日，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所光化學(xué)轉(zhuǎn)換與合成中心研究員陳勇團隊提出電化學(xué)重整廢棄聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料耦合海水制氫新策略，可以高選擇性地將廢棄PET重整為高附加值的乙醇酸。
利用可再生能源驅(qū)動的電化學(xué)技術(shù)直接分解水制氫，被認(rèn)為是未來通向“綠氫經(jīng)濟”的最佳途徑之一。其中，直接海水電解因無需依賴淡水資源而成為理想的綠色制氫方式之一，但高成本以及海水腐蝕帶來的催化劑失活成為制約其發(fā)展的主要瓶頸。從海水分解反應(yīng)的本質(zhì)來說，陽極析氧反應(yīng)(OER)面臨高的熱力學(xué)能壘、緩慢的動力學(xué)過程、產(chǎn)物價值低以及析氯反應(yīng)所帶來的催化劑失活和法拉第效率低等問題。因此，如何降低陽極的氧化能壘并實現(xiàn)氧的綜合利用，是加速陰極析氫以及提升電解水制氫技術(shù)降本增效的關(guān)鍵。
陽極析氧反應(yīng)過程中，往往伴隨多種活性氧物種產(chǎn)生。這些活性氧物種被認(rèn)為是傳統(tǒng)熱催化有機物氧化反應(yīng)中的關(guān)鍵活性成分。因此，以電解水過程中產(chǎn)生的活性氧為基礎(chǔ)，將陽極析氧反應(yīng)過程替換為重要的有機分子氧化反應(yīng)，可實現(xiàn)高附加值化學(xué)品的綠色合成，并有望降低氧化過電位，提高制氫效率，從而破解電解水制氫降本增效的難題。
機理研究結(jié)果表明，增強催化劑表面活性氧物種的吸附，可以提高催化活性，并可以在催化劑表面形成陰離子層來排斥氯離子，提高催化劑穩(wěn)定性。在模擬海水環(huán)境中，該體系可以在1.6安的工業(yè)電流下穩(wěn)定運行超過100小時。
