10千瓦级2，5呋喃二甲酸绿色电合成国际领先

本网编辑 2025-05-08

2025年4月22日，中国石油和化学工业联合会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合作完成的“10 kW级电解水制氢耦合绿色氧化制2, 5-呋喃二甲酸技术”科技成果评价会。评价委员会认为，该成果总体达到国际领先水平，一致同意通过评价。

评价委员会认为，该成果总体达到国际领先水平，一致同意通过评价。

本次评价的成果主要针对电解水制氢“提效降本”难题，基于提出的“电解水制氢耦合氧化”原创思想，由北京化工大学和清华大学两个团队为主合作完成，其中北京化工大学构建了技术及工程体系，清华大学构建了科学体系，衢州资源化工创新研究院为工程化放大提供了平台。项目成果的主要创新点包括：

率先提出并验证了“电解水制氢耦合氧化”的原创概念。阐明了阳极表界面水可控活化产生活性氧的规律和反应机制，以电解水制氢耦合5-羟甲基糠醛（HMF）氧化制2, 5-呋喃二甲酸（FDCA）为反应体系，证明了该技术路线不但降低了制氢电耗，而且在阳极端能够实现化学品的高效合成。

创制了电解水制氢耦合氧化的关键材料与反应器。发明了高效的阳极HMF氧化制FDCA和阴极制氢催化剂，并实现了公斤级制备，发展了催化剂涂覆膜和电沉积等电极制备技术，单电极面积800 cm²。创制了连续流动固态聚合物电解质反应器，通过强化传质传热，抑制副反应，实现了0.5−1.5 A/cm²电流密度下，高浓度HMF选择性氧化制FDCA（1.25 mol/L）。

自主设计建成了首套20 kW电解水制氢耦合氧化反应装置，该装置最大电流密度1.0 A/cm²，FDCA最大产能56吨/年，氢气最大产能27240 Nm³/年。现场72小时运行考核结果表明：在7 kW运行功率下，HMF单程转化率达94.2%，FDCA法拉第效率达89.5%，选择性达95.0%，时空产率3.48 kg m⁻²/h，生产速率达2.22 kg/h，氢气生产速率达1.07 Nm³/h。

围绕本次成果鉴定，项目组在Nat. Catal.，Nat. Commun.，J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. Int. Ed.，Chem，AIChE J.等国内外高水平化学化工类期刊发表论文30篇，获授权国家发明/实用新型专利9件，申请PCT专利2件、注册商标1件、制订企业标准3项，构筑了自主知识产权体系。

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