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纳米人 · 公众号 · · 2025-05-31 21:39

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技术方案：

1、评估了大型流动电解装置中电合成异丙醇（IPA）的成本

作者通过技术经济分析发现电催化将丙酮转化为纯IPA更具成本效益，避免了传统热催化方法的高风险和高能耗。

2、设计了丙酮转化制异丙醇电催化剂

作者通过拉伸应变策略开发了插层钌（I-Ru）催化剂，显著提高了丙酮电化学转化为IPA的效率和选择性，增强了催化剂的稳定性和耐久性。

3、设计了一种反向偏置的膜电极组件用于IPA生产

作者设计了反向偏置的BMEA系统，有效抑制原料/产物交叉，实现了高纯度IPA的高效生产，具有市场竞争力和环境友好性。

4、验证了电转化制异丙醇作为微生物发酵原料的潜力

作者从丙酮中电生纯IPA，然后将合成的IPA作为微生物发酵原料，展示了IPA在生物制造中的巨大潜力。

技术优势：

1、开发了插层钌电催化剂，实现了100%的IPA转化

作者开发了插层钌（I-Ru）电催化剂，实现了丙酮到~100%纯IPA的完全转化，丙酮转化为长链化合物的法拉第效率最高可达95.6%，IPA部分电流密度达到−240 mA cm⁻²，显著提升了电催化效率和产物纯度。

2、提出了电生物系统，拓展了生物催化的应用

作者通过对酿酒酵母进行代谢工程改造，使其能够直接利用电生成的纯IPA作为碳源，高效分泌p-香豆酸、游离脂肪酸或番茄红素等高附加值长链化合物，拓展了生物催化在工业副产品再利用中的应用。

技术细节

丙酮电合成纯IPA的技术经济分析

通过市场调查确认丙酮生产过剩后，作者进行了技术经济分析，评估了大型流动电解装置中电合成异丙醇（IPA）的成本。结果表明，电催化方法将多余丙酮转化为纯IPA更具成本效益，且避免了现有热催化IPA生产方法中氢气的安全风险及更高的费用和能量需求。研究强调了平衡高IPA选择性与低电力成本以实现成本竞争目标的必要性，以及绕过热催化后纯化过程的重要性。