发电和化学生产对于现代文明的可持续发展都至关重要。

在此，中科院上硅所施剑林院士团队建立了一种新型双功能锌有机电池，用于同时提高一系列生物质醛衍生物的电能输出和半氢化，用于高附加值的化学合成。其中，以Cu箔负载富边缘Cu纳米片作为正极电催化剂(Cu NS/Cu箔)的Zn-糠醛(FF)电池，分别表现出高达15 mA cm^-2和2.00 mW cm^-2的最大电流密度和功率密度，同时产生高附加值糠醇(FAL)产物。

以H₂O作为H源时，Cu NS/Cu箔催化剂在FF选择性加氢反应中表现出优异的电催化性能，转化率和选择性分别高达93.5%和93.1%，并在各种生物质醛类化合物的选择性加氢过程中具有卓越的性能。

图1. Cu NS/Cu箔催化剂的作用机制

总的来说，本文构建出一种新型的负极Zn氧化耦合正极醛类化合物(糠醛, FF)选择性加氢电化学系统，即Zn-FF电池。其可以在增强电力输出的同时，通过生物质醛类化合物加氢合成高附加值化学品。此外，成功地制备出富边缘Cu NS电催化剂，在FF选择性加氢制备FAL过程中表现出优异的电催化性能。

得益于FF选择性加氢的高理论电位和Cu NS/Cu箔催化剂的杰出催化活性，以Zn板作为负极和Cu NS/Cu箔作为正极的Zn-FF电池表现出卓越的双功能性，在输出电力的同时生成高价值产物FAL，最大电流密度和峰值功率密度分别高达14.6 mA cm^-2和2.00 mW cm^-2。

该研究不仅揭示出低配位Cu位点在生物质醛类化合物选择性加氢合成高附加值化学品过程中的重要作用，而且显著拓宽了金属基功能电池的范围。

图2. Zn-FF电池的电化学性能

Zn-Organic Batteries for the Semi-Hydrogenation of Biomass Aldehyderivatives and Concurrently Enhanced Power Output, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202218603