10千瓦级2，5呋喃二甲酸绿色电合成国际领先

2025年4月22日，中国石油和化学工业联合会在北京组织专家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。

评价委员会由中国科学院原副院长张涛院士、中国石油大学（北京）徐春明院士、中国科学院福建物质结构研究所所长曹荣研究员、吉林大学林海波教授、中石化石油化工科学研究院有限公司副院长林伟研究员、北京大学郭少军教授和南京大学祝艳教授7位专家组成。中国石油和化学工业联合会副会长李彬、中国石油和化学工业联合会科技与装备部主任李永亮和中国石油和化学工业联合会科技与装备部主管邢雪健，以及北京化工大学副校长王峰、段雪院士、邵明飞教授、周华副教授、栗振华教授、北京化工大学-科学技术发展研究院成果培育负责人朴丽锦和项目组全体成员参加了本次会议。

会上，北京化工大学邵明飞教授向鉴定专家组汇报了关于“10千瓦级电解水制氢耦合绿色氧化制2, 5-呋喃二甲酸技术”的工作报告、研究报告和查新与应用报告。考核专家组组长林海波教授汇报了《10千瓦级电解水制氢耦合绿色氧化制2, 5-呋喃二甲酸装置考核报告》。

评价委员会听取了完成单位所作的成果汇报和现场考核专家组所作的考核报告，审阅了相关技术资料，经质询和讨论，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，基于段雪院士提出的“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年轻团队为主合作完成，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。