化学品生产消耗大量能源，并在全球碳排放中占相当大的比例。利用可再生电力生产所需化合物的电化学系统为降低化学行业的碳排放提供了一条途径。环氧乙烷是世界上产量最多的商品化学品之一，因为它在塑料工业中非常重要，尤其是在制造聚酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯方面。
研究团队采用扩展的非均相界面，在阳极使用氯作为氧化还原介质，以促进乙烯选择性部分氧化为环氧乙烷。我们实现了1A/cm2的电流密度，法拉第效率约70%，产品选择性约97%。当在300mA/cm2运行在100小时，系统始终保持71(±1)%的法拉第效率。如此优异的性能有望实现工业化，取代条件苛刻的热化学法。
图1. 当前的热处理和电化学法制环氧乙烷的方法对比。
当前的方法需要用到高温高压等苛刻的条件，在这个过程中产生二氧化碳，但是在电化学方法下，采用的是可再生能源产生的电力，不产生二氧化碳，反而产生氢气，可以作为可再生能源，更加环保。本文所使用的电流达到了工业水平，1000mA/cm2，图1D给出了在电流为50和300mA/cm2，产环氧化物和氢气的成本，可以看到当电流在300 mA/cm2，是可以满足盈利的。
图2. 通过扩展的非均匀界面从乙烯中选择性地生产环氧乙烷。
反应的原理如下：
图3. 优化能源效率，调节Cl-浓度和电流密度以降低能源成本和最大的技术经济效益。
图4.乙烯-环氧乙烷转化的性能评价。
文章来源：
Chloride-mediated selective electrosynthesis of ethylene and propylene oxides at high current (Science 368 (6496), 1228-1233.) DOI: 10.1126/science.aaz8459
/content/368/6496/1228
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