中国科学院金属研究所团队在电催化甘油氧化技术上获得重大突破，通过在反应液中引入微量铜离子，成功解决了工业级大电流密度下催化剂失效的国际性难点。这一成就于 10 月 21 日发表在国际顶级期刊《自然 | 可持续进步》上（DOI: 10.1038/s41893|025|01653|2），为生物质资源高效借助和绿色氢能产业进步提供了重点技术支撑。
技术突破：铜离子构筑 动态铠甲
甘油是生物柴油生产的主要副产物，其氧化产物广泛应用于医药、食品、化妆品等范围。传统热催化工艺需依靠高温高压和有毒氧化剂，而电催化技术虽以水为氧化剂、绿色电能为能源，但在工业级电流密度（500 mA/cm）下，钴、镍等常用催化剂易发生表面非晶化，致使产物选择性骤降。
中国科学院金属研究所太阳能与氢能材料研究团队在刘岗研究员的带领下，革新性地提出Cu⁺掺杂方案。通过在电解液中添加仅为反应物浓度 1% 的铜离子，借助 Cu⁺/Cu⁺的可逆氧化还原特质，在催化剂表面形成动态保护层。这种机制好似为催化剂穿上 自我修复的铠甲，有效保持了 Co₃O₄等过渡金属氧化物的晶体结构完整性，抑制了高电流密度下的非晶化进程。
性能飞跃：工业级放大验证
实验数据显示，该技术在工业标准条件下（800 mA/cm）展示出卓越性能：
✱产物效率显著提高：目的产物甲酸的法拉第效率从 62.2% 跃升至 99.3%，达到国际领先水平；
✱规模化生产潜力凸显：在 66 cm 电极的放大测试中，每小时可生成 13.2 克氧化产物，连续稳定运行超越 100 小时，且催化剂活性衰减率低于 5%；
✱工艺普适性优秀：该方案不只适用于镍基材料等过渡金属氧化物体系，还可扩展至 5 | 羟甲基糠醛等多种生物质电氧化反应，为绿色化学合成提供了通用解决方法。
产业价值：开启资源循环新范式
✱推进生物柴油产业升级：作为生物柴油副产物，全球每年约产生 1000 万吨甘油。该技术可将它转化为高附加值化学品，预计每吨甘油可创造超 2000 USD的经济效益；
✱帮助绿氢产业降本增效：通过替代电解水制氢中的高能耗析氧反应，可减少系统能耗约 16%，使绿氢生产本钱降低至 2 USD / 公斤以下；
✱引领绿色化工新方向：该工艺不需要有毒试剂，反应条件温和，符合欧盟 REACH 法规需要，为化工行业低碳转型提供了技术标杆。
专家评价：开辟电催化新路径
《自然 | 可持续进步》审稿人指出，这项工作通过简单的电解液调控方案，成功解决了电催化范围长期存在的稳定性难点，为工业级电化学反应器设计提供了全新思路。中国工程院院士李静海评价道，该技术将生物质转化与氢能制备相结合，为达成 双碳 目的提供了极具竞争优势的解决方法。
现在，研究团队已与国内多家生物能源企业展开合作，计划在 2026 年前建成年产千吨级的中试生产线。这一成就标志着国内在生物质电催化范围从实验室研究向产业化应用迈出了重点一步。
