2023 年，欧盟* 生产了约 160 亿升生物柴油和 HVO 柴油，原料包括玉米、油菜籽或部分农业生产废料。生物柴油生产的副产品是甘油，甘油可用作生产二羟基丙酮、甲酸、甘油醛和乙醇醛等有价值化学品的基础原料，通过甘油氧化反应 (GOR) 进行生产。甘油可以在 (光) 电化学 (PEC) 反应器中进行电化学氧化，该反应器目前正在专门为生产绿色氢气而开发。然而，目前 PEC 工厂的这条路线仍很少得到利用，尽管它可以显著提高 PEC Power-to-X 工艺的经济效率，因为甘油的氧化所需的能量输入比通过水分解生产氢气要少得多，但同时会产生更有价值的化学品。

研究不同电解质的影响

许多研究已经调查了光催化剂在 PEC 电解器中的作用，而电解质的作用尚未得到系统分析。太阳能燃料研究所的 Marco Favaro 博士领导的团队现已揭示了电解质成分对甘油氧化效率和稳定性的影响。

他们使用了一种 PEC 电池，其光阳极由纳米多孔钒酸铋 (BiVO 4 ) 制成。他们测试了酸性电解质 (pH = 2)，其中含有各种阳离子和阴离子，包括硝酸钠 (NaNO 3 )、高氯酸钠 (NaClO 4 )、硫酸钠 (Na 2 SO 4 )、硫酸钾 (K 2 SO 4 ) 和磷酸钾 (KP i )。“我们的结果表明，BiVO 4光阳极在 NaNO 3中表现最佳，并且在光电流、稳定性和高质量甘油氧化反应产物的生产率方面优于常用的 Na 2 SO 4 ，”Favaro 总结道。

硝酸钠表现最佳

该团队还研究了造成这种性能差异的原因：他们的假设是离子的大小、它们不同的盐析能力(霍夫迈斯特系列)以及它们不同的 pH 缓冲能力都发挥了作用。“电解质的成分对甘油氧化效率有着令人惊讶的明显影响，我们能够在钒酸铋和多晶铂阳极中观察到这种趋势，”博士生 Heejung Kong 说。这支持了这样的假设，即这些发现通常可以适用于不同的材料和工艺。

因此，电解质的选择对于甘油氧化的效率和稳定性至关重要。“我们的研究可以帮助更有效地将生物质副产品转化为有价值的化学品，并从废料中生产有价值的化学品，同时最大限度地减少对环境的影响，”Favaro 说。