美因茨大学开发甘油电解新技术，实现甲酸盐与氢气的零碳联产

美因茨约翰内斯·古腾堡大学（Johannes Gutenberg University Mainz，JGU）开发的一种电解技术，或将为化工行业电气化作出重要贡献。

JGU研究人员提出了一种新方法，可将废弃副产物甘油转化为高价值原料甲酸盐和氢气。甲酸盐是甲酸的盐类，在化工行业中被广泛应用；氢气则可作为能源载体，例如用于车辆动力。该方法可采用可再生电力运行，且不产生二氧化碳。相关研究成果近期发表于《Advanced Energy Materials》期刊。

JGU化学系Carsten Streb教授（该研究负责人）表示：我们提出的方法有望为化工行业电气化作出重要贡献。这是推动大规模商业化发展的关键动力，可有效减少工业CO₂排放。目前大量依赖石油或天然气的工艺，未来可转为使用可持续电力驱动。

该新工艺基于成熟的水电解技术，即利用电力将水分解为氢气和氧气。研究团队采用所谓“混合电解”（hybrid electrolysis），在水之外引入甘油作为原料——甘油是生物柴油生产过程中大量产生的副产品。这样，电解过程中生成的第二种产物不再是氧气，而是对应的甲酸盐。

目前工业上甲酸盐主要来源于石油路线，而该过程伴随大量CO₂排放。

Streb补充道：“如果使用绿色电力，由甘油电化学生成甲酸盐可以实现真正的CO₂中性。从化学角度看，这项工作实现了将具有三碳骨架的甘油分解为仅含单个碳原子的甲酸盐。”

该工艺的核心是一种由研究人员开发的创新催化剂。在分子尺度上，该催化剂将铜和钯两种金属紧密结合在一起。

Streb指出：“我们不仅成功制备了这种催化剂，而且已经对其作用机理有了清晰认识，并知道如何进一步优化性能。”

下一步，Streb团队计划尝试用地壳丰度更高的金属替代昂贵的贵金属钯。同时，他们还希望开发一种新方法，将甲酸盐进一步转化为甲醇——由于甲醇的市场需求远高于甲酸盐，这一步极具应用潜力，该过程可能通过引入第二步还原电解实现。

该研究隶属于JGU“SusInnoScience”顶级研究领域（人类世资源高效科学中的可持续化学创新），该项目致力于开发可持续化学与生物技术生产流程，资金来源于德国莱茵兰-普法尔茨州科研计划。

此外，该成果也是莱茵-美因大学联盟（JGU、法兰克福歌德大学、达姆施塔特工业大学）“可持续工艺与材料”项目的一部分。值得一提的是，参与研究的5名博士后由洪堡基金会资助。

Streb总结道：“这是一个国际合作项目，洪堡基金会帮助我们吸引全球优秀人才，对研究推进起到了重要作用。”

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202504456

（素材来自：美因茨约翰内斯·古腾堡大学 全球氢能网、新能源网综合）