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生物质高效转化关键技术突破有望实现垃圾造塑料产绿氢

厦门大学团队研发生物质转化电解新技术,将秸秆等农林垃圾高效转化为生物基塑料原料并产出绿氢。通过电磁感应加热原理和钌镍锰催化精准调控氧化反应,破解转化效率低与工业放大难题。

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    科技日报讯(记者符晓波)7月10日,厦门大学传来消息:该校能源学院曾宪海教授团队开发出一项生物质转化电解新技术,能把废弃秸秆、木屑这类农林垃圾,高效转化为制造生物基塑料的关键原料,同时还能产出绿色氢气。相关成果刚刚发表在能源领域国际期刊《焦耳》上。

    生物质高效转化关键技术突破有望实现垃圾造塑料产绿氢

    传统化工塑料高度依赖石油,这是业界老生常谈的问题。其中,5-羟甲基糠醛(HMF)作为一种极具潜力的生物质平台分子,经过氧化后生成的5-呋喃二甲酸(FDCA),正是制造生物基塑料的核心原料。但长期以来,HMF转化制备FDCA的氧化反应路径一直无法精准调控,转化效率偏低,工业放大困难重重。

    针对这一难题,研究团队借鉴了电磁炉的电磁感应加热原理——在电极表面快速锁定钌镍锰三金属元素催化点位,并以钌元素作为反应“助推器”,加速反应脱质子。同时,采取钌、锰协同调控的方法,引导醛基优先氧化,有效规避了无效副反应产生过多中间产物。这个创新方法相当于给催化剂装上了“精准导航”,从源头破解了氧化反应路径不受控的难题。

    此外,当原料浓度提高时,HMF分子会像面团一样粘在一起,形成腐殖质,导致催化剂失效。这也是阻碍技术放大的另一个障碍。为此,研究团队配套设计了新催化剂和流动电解系统,经测试可在工业级的大电流下长期稳定运行。

    这项成果给出了生物质转化从实验室走向工厂的完整工程方案,也为未来可再生生物质替代石油炼制提供了清晰的理论和实操方向。

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