文章摘要
本文介绍了北京化工大学邵明飞教授、周华副教授与清华大学段昊泓副教授合作开发的一种固体聚合物电解质(SPE)反应器,用于在工业相关电流密度(1.5 A cm-2)下高效选择性电氧化5-羟甲基糠醛(HMF)生成2,5-呋喃二羧酸(FDCA)。研究背景在于FDCA作为石油基对苯二甲酸的潜在替代品,可用于制造生物基塑料。研究目的是解决千瓦级和安培级电流密度下高选择性电合成高浓度FDCA的挑战。通过优化反应器设计,包括催化剂涂层膜、多孔传输层、阳极流场和冷却室等关键组件,实现了高选择性(97.0%)、法拉第效率(88.2%)和高浓度(~1.24 M)的FDCA生产。结论表明,该SPE反应器在0.5 A cm-2下连续运行140小时表现出稳定性,并通过4.3 KW电化学平台实现了中试规模的FDCA生产(每天33 kg),为可持续化学品的大规模生产提供了可行方案。
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