近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)食品學(xué)院王建龍教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合北京大學(xué)郭少軍教授團(tuán)隊(duì)在《Angewandte Chemie International Edition》發(fā)表題為“Energy-Efficient Electrosynthesis of High Value-Added Active Chlorine Coupled with H2 Generation from Direct Seawater Electrolysis through Decoupling Electrolytes”的研究性論文。西北農(nóng)林科技大學(xué)朱文新副教授為本文第一作者，西北農(nóng)林科技大學(xué)王建龍教授和北京大學(xué)郭少軍教授為本文共同通訊作者。
通過鹽水電解所產(chǎn)生的電生功能水具有環(huán)境友好、成本低廉、使用簡便、對(duì)病蟲害不產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)勢(shì)，已在食品安全、環(huán)境消殺、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。然而，鹽水電解系統(tǒng)本身的高能耗以及陰極產(chǎn)物的高附加值利用問題，卻一直未得到較好地解決。
基于此，本研究通過計(jì)算電解系統(tǒng)中半反應(yīng)的熱-動(dòng)力學(xué)發(fā)生條件，創(chuàng)新性地將酸性析氫反應(yīng)和鹽水氯氧化反應(yīng)耦合在同一個(gè)電解系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了鹽水電解系統(tǒng)槽壓的大幅降低，只需要1.59 V的電壓即可達(dá)到10 mA cm-2的電流密度，相比于傳統(tǒng)鹽水電解系統(tǒng)而言，能耗降低了27.7%。這種酸-鹽混合電解系統(tǒng)可以進(jìn)一步升級(jí)為酸-海水混合電解系統(tǒng)，在大幅降低天然海水電解系統(tǒng)制備活性氯和氫燃料能耗的同時(shí)，利用該系統(tǒng)中的酸化海水可以完全避免天然海水電解系統(tǒng)中鈣、鎂沉積物的形成。研究人員進(jìn)一步搭建了半流動(dòng)式酸-鹽混合電解裝置用于實(shí)時(shí)制備活性氯電解水，并發(fā)現(xiàn)其能夠快速殺滅大腸桿菌和金黃色葡萄球菌。同時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)，所制備的活性氯電解水能夠在一定程度上控制豌豆苗表面的天然大腸菌群數(shù)量，并且促進(jìn)豌豆苗的生長。
該研究論文受到了《Angewandte Chemie International Edition》編輯的高度認(rèn)可，被選為本期VIP論文（Very important Paper）。
該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃國際合作重點(diǎn)專項(xiàng)、陜西省科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目資助。
文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202319798
2024年3月5日
來源：西北農(nóng)林科技大學(xué)
