(来源:eScience公众号)


构筑Cu掺杂CoOOH电催化剂,通过稳定Co3+活性中心、优化葡萄糖吸附模式,实现80%高选择性甲酸盐转化;
成功将非食品生物质(棉花、秸秆)水解物转化为高值甲酸盐,同步产出纯氢(法拉第效率接近100%);
结合原位拉曼/EIS与DFT计算,揭示Cu掺杂促进葡萄糖α-C-C键定向断裂机制,破解传统生物质电解选择性难题。

全球气候变化与能源需求增长推动能源转型加速落地,太阳能水电解制氢因可再生、零碳优势成为绿氢制备核心技术,但该技术存在显著瓶颈。阳极氧析出四电子反应动力学速率迟缓,严重制约制氢效率,且体系依赖高成本质子交换膜,大幅抬高设备造价。低成本生物质替代电解底物可有效降本增效,然而生物质直接电解易产生副反应,产物收率与纯度无法满足工业化要求。该研究通过调控CoOOH活性位点吸附特性与氧化态,实现葡萄糖向甲酸盐的高选择性转化。采用Cu元素掺杂优化Co位点电子结构,稳定高活性Co³⁺中心、抑制Co⁴⁺生成,引导葡萄糖定向发生α型C-C键断裂,杜绝副反应生成。研究耦合三结光伏电池构建无膜单室共电解体系,实现葡萄糖氧化与水还原高效协同,同步制备甲酸盐与绿氢,将绿氢平准化成本降至1.54美元/千克,首次实现绿氢成本低于灰氢,为生物质高效转化与新能源储能提供了全新思路,成果获多家国际权威科技媒体报道。