High‐Performance Electrocatalysts of Potassium Lactate Oxidation for Hydrogen and Solid Potassium Acetate Production

材料科学 催化作用 化学工程 聚乳酸 制氢 电解 核化学 无机化学 有机化学 化学 冶金 工程类 电极 物理化学 电解质 复合材料 聚合物
作者
Jun Hu,Xin Gao,Shanqing Li,Z. L. Xie,Xinyu Sheng,Zhixiang Yuan,Fei Zhang,Ping Chen,Yao Zheng,Shi‐Zhang Qiao
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (13): e2419578-e2419578 被引量:7
标识
DOI:10.1002/adma.202419578
摘要

Abstract With the increasing use of polylactic acid (PLA), more attention is turning to its post‐treatment. Current methods such as natural decomposition, composting, and incineration are limited by significant carbon dioxide emissions and resource waste. Here, an efficient electrocatalytic conversion approach is presented to transform PLA waste into high‐value chemicals, particularly potassium acetate (AA‐K). By combining experimental and theoretical calculation, a high‐performance catalyst Ni(Co)OOH is developed, which exhibits a current density of 403 mA cm⁻ 2 at 1.40 V (vs RHE) with 96% Faraday efficiency for AA‐K in the electrooxidation of potassium lactate (LA‐K, the product of PLA degradation in KOH). Through in situ spectroscopy techniques and density functional theory calculations, the structural regulation of the catalyst, and reaction pathways of the electrooxidation are elucidated. Further experiments demonstrate the superior catalytic performance of the Ni(Co)OOH catalyst in an industrial‐scale tandem system. In 2 h of electrolysis, 320 g of PLA waste produces 232 L of H₂, yielding 1200 g of AA‐K with 97% purity after neutralization and drying. The system demonstrates high conversion efficiency (approaching 97%) for diverse real PLA waste forms, including powder, cups, fibers, and cloth. This research provides a scalable and sustainable approach for PLA waste upcycling.
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