一、技術核心：電催化與連續流的協同優勢

      電催化連續流技術通過流體動態調控與電催化體系的深度耦合，突破傳統批次反應的傳質、傳熱與穩定性瓶頸，其核心優勢體現在三方面：

1. 傳質強化：流動態消除催化劑表面擴散限制，如 CO?電還原中局部反應物濃度可提升 3 倍以上；微通道反應器使傳質系數提高 40%，電流密度達傳統設備的 2 倍。

2. 熱管理優化：連續流實時帶走反應熱，甲醇電氧化中溫度波動可控制在 ±2℃內，避免催化劑燒結。

3. 穩定性提升：流體剪切力抑制積碳、氫氧化物沉積，使 Pt 基催化劑在酸性體系中壽命延長 3 倍。

二、設計策略：從結構到體系的多維優化

（一）反應器結構創新

1. 微通道設計：采用 50-200μm 微米級通道增強湍流，在電催化析氫中實現高效傳質；蛇形、樹枝狀等異形通道可進一步優化流場分布。

2. 三維電極集成：將催化劑負載于泡沫鎳、碳納米管陣列等 3D 多孔基體（比表面積 100-500 m2/g），結合錯流強化活性位點暴露。

3. 膜電極組裝（MEA）：如固態電解質電解槽（MEA-SSE），在 H?O?合成中實現 2V 低電壓驅動，提升能量效率。

（二）流體動力學調控

1. 參數精準匹配：通過 CFD 模擬優化流速，如硝基苯還原中 0.5 m/s 線速度使轉化率從 60% 升至 92%。

2. 多相流協同：氣 - 液 - 固三相流動強化 O?、H?等氣體溶解，適配氧還原（ORR）等反應。

（三）催化體系耦合

1. 電解質工程：采用三氟甲磺酸鹽等高電導流動電解質，CO 還原法拉第效率達 95% 以上；通過 pH 動態調節維持催化劑最佳反應環境。

2. 高活性催化劑設計：如酞菁鎳基共價有機框架（BBL-PcNi），通過 π 共軛增強電子傳輸，實現 100% 法拉第效率與 200 小時穩定運行。

三、應用案例：可持續合成的典型場景

四、發展方向：挑戰與前沿突破

（一）當前核心挑戰

1. 放大效應瓶頸：實驗室微尺度體系升級時，面臨流速均勻性、壓降控制等工程問題。

2. 成本控制難題：貴金屬催化劑（如 Pt）與反應器加工成本較高，限制規模化應用。

3. 多參數匹配復雜度：流速、溫度、電解質組成等參數需動態協同優化。

（二）未來技術路徑

1. 智能化調控：結合機器學習實時優化反應參數，實現催化劑性能動態適配。

2. 多技術集成：耦合膜分離、原位 XRD / 拉曼表征，深化機理研究與工藝優化。

3. 低維材料應用：拓展 COF、MOF 等多孔催化材料，提升選擇性與穩定性。

4. 模塊化放大：開發多池并聯技術，解決微通道反應器規模化難題。

五、總結

      電催化連續流技術通過 “動態過程優化" 替代傳統 “靜態材料設計"，在 CO?轉化、綠色合成氨等可持續領域展現出潛力。未來需以反應器放大、智能調控與低成本催化材料為核心突破點，推動其從實驗室走向工業應用，為雙碳目標下的化學合成提供關鍵技術支撐。

產品展示

       SSC-PECRS電催化連續流反應系統主要用于電催化反應和光電催化劑的性能評價，可以實現連續流和循環連續流實驗，配置反應液體控溫系統，實現主要用于光電催化CO2還原反應全自動在線檢測系統分析，光電催化、N2催化還原，電催化分析、燃料電池、電解水等。

     SSC-PECRS電催化連續流反應系統將氣路液路系統、光電催化反應池、在線檢測設備等進行智能化、微型化、模塊化設計并集成為一套裝置，通過兩路氣路和兩路液路的不同組合實現電催化分析，并采用在線檢測體系對反應產物進行定性定量分析。可以適配市面上多數相關的電解池，也可以根據實驗需求定制修改各種電催化池。

● 將光源、電化學工作站、電催化反應池、管路切換和氣相色譜模塊化集成化系統化；

● PLC控制系統集成氣路、液路控制、溫度控制、壓力控制、閥體切換、流路顯示等；

● 主要用于半導體材料的光電催化流動相CO2還原反應活性評價等；

● 用于半導體材料的光電催化流動相H2O分解產氫、產氧活性評價、N2還原、電催化等；

● 微量反應系統，極低的催化劑用量；

● 導電電極根據需要可表面鍍金、鈀或鉑，導電性能佳，耐化學腐蝕；

● 標配光電反應池，可實現兩室三電極體系或三室三電極體系，采用純鈦材質，耐壓抗腐蝕

● 可適用于氣-固-液三相界面的催化反應體系，也可適用于陰陽極液流循環反應系統；

● 測試范圍廣，CO2、CO、CH4、甲醇、氫氣、氧氣、烴類等微量氣體。