生物质原料的电催化转化可以在没有能量来源和高位热源的情况下，实现对分散的，能源匮乏的资源进行碳回收。而电催化加氢（ECH）则需要在低温条件下，具有高选择性、高效的电催化剂以产生增值化学燃料。为了有效地产生高能量密度的化学品和燃料，必须满足两个设计标准：i）通过ECH获得高H：C比，以获得高质量的燃料和混合物；ii）通过电化学脱羧/脱氧，降低目标分子中的O：C比，以提高燃料和化学品的稳定性。
近日，美国太平洋西北国家实验室Roger Rousseau，Vassiliki-Alexandra Glezakou综述了典型的生物质原料组成，电催化加氢(ECH)的选择性和归一化速率，并对三类重要的生物质含氧有机分子：有机酸、羰基和环取代基的电催化转化进行了总结。
文章要点
1）作者总结了反应器设计在目标含氧化合物的ECH中的作用，以及在这些过程中使用的电极材料。
2）作者总结了操作条件和反应环境变量在ECH中的作用，包括：(1)有机底物官能团对ECH活性的影响；(2)电极材料对活性和选择性的影响；(3)反应条件（温度、酸度/pH、溶剂、电场和电极电位）对各种有机底物ECH转化率的影响。
3）作者指出了未来ECH的关键研究方向，包括：1）对反应动力学、提高速率、法拉第效率、选择性和降低工作过电位的基本机理的理解；2）可抑制HER的无毒阴极电催化材料；3）探索多功能电催化剂，包括混合金属/氧化物异质结和双金属合金、掺硼碳催化剂、新型介体和/或其他电化学方法，以减少更困难的底物，如羧酸、胺和醚；4）理论模型和工具对预测电催化转化的活性和选择性的重要性；5）改进反应器设计，阴极和阳极工艺的强化以实现更高的电流密度和整体性能的提高。
Sneha A. Akhade, et al, Electrocatalytic Hydrogenation of Biomass-Derived Organics: A Review, Chem. Rev., 2020
DOI：10.1021/acs.chemrev.0c00158
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.0c00158
