在全球 “双碳” 目标与化工行业转型升级的双重驱动下，传统化工生产过程中高能耗、高污染、低效率的问题日益凸显，寻找可持续的合成技术成为行业发展的核心需求。连续流电化学合成作为一种融合了连续流技术与电化学合成优势的新型工艺，凭借其高效传质、精准控温、绿色环保的特性，正逐渐成为破解传统化工困境、推动化工行业向 “绿色化、集约化” 转型的关键技术，为现代化工生产带来了革命性的变革方向。​

一、连续流电化学合成的技术原理与核心优势​

      连续流电化学合成的核心原理，是在连续流动的反应体系中，通过电极间的电子转移驱动化学反应发生，替代传统合成中依赖的化学氧化剂或还原剂。与传统的间歇式电化学合成相比，该技术通过微型化或模块化的反应器设计，让反应物料以连续流动的状态通过电极区域，在电极表面完成氧化还原反应后直接输出产物，整个过程无需批次式的投料、反应、分离循环，从根本上改变了反应的传质与传热模式。​

      其核心优势主要体现在两个维度：​

（一）高效性：突破传质与控温瓶颈，提升反应效率​

      传统间歇式反应中，物料混合不均、局部浓度过高或过低的问题普遍存在，导致反应速率受限、副反应增多；同时，反应过程中产生的热量难以快速扩散，易出现 “热点”，不仅影响产物选择性，还可能引发安全风险。而连续流电化学合成通过以下方式突破这些瓶颈：​

（1）精准传质：微型化的流道设计（通常流道尺寸在微米至毫米级）使物料能够在流道内实现快速、均匀的混合，反应物与电极表面的接触面积大幅增加，传质效率较传统反应器提升10-100 倍，显著加快反应速率，缩短反应时间（部分反应可从数小时缩短至分钟甚至秒级）。​

（2）精准控温：连续流反应器的比表面积（表面积 / 体积比）远大于传统间歇反应器，热量可通过流道壁快速传递至外部温控系统，实现反应温度的 ±0.1℃精准控制，有效抑制副反应，产物选择性可提升至 95% 以上。​

（3）连续化生产：反应物料持续输入、产物持续输出的模式，避免了间歇生产中的投料、升温、降温、卸料等非生产时间，设备利用率提升 30% 以上，且产物浓度稳定，便于后续分离纯化工序的连续化对接，大幅提升整体生产效率。​

（二）绿色性：替代化学试剂，降低污染与能耗​

      传统化工合成中，氧化还原反应往往依赖重金属氧化剂（如高锰酸钾、铬酸钾）或有毒还原剂（如硼氢化钠），这些试剂不仅成本高，还会产生大量含重金属或有毒物质的废水、废渣，处理难度大、污染严重；同时，部分反应需要在高温、高压条件下进行，能耗居高不下。连续流电化学合成则从源头实现了 “绿色化”：​

（1）无试剂氧化还原：通过电子作为 “清洁试剂” 驱动反应，无需添加化学氧化剂或还原剂，从根本上消除了传统试剂带来的污染物排放，实现 “零污染” 或 “近零污染” 生产。例如，在精细化工领域，苯甲醛的合成传统上依赖甲苯的高锰酸钾氧化，会产生大量含锰废水，而连续流电化学氧化甲苯合成苯甲醛的过程中，仅产生水和氢气（阴极副产物，可回收利用），无污染物排放。​

（2）低能耗运行：微型化的反应体系降低了反应的传质阻力，所需的电极电势较低；同时，精准的温控避免了高温高压条件，整体能耗较传统工艺降低 20-50%。例如，在氨合成领域，传统哈伯法需要 300-500℃、15-30MPa 的苛刻条件，能耗极高，而连续流电化学氨合成可在常温常压下进行，能耗仅为传统工艺的 1/3 左右。​

（3）原子经济性高：连续流的精准控制使反应更易朝着目标方向进行，产物选择性高，原料利用率提升，减少了原料浪费，符合 “原子经济性” 原则，进一步降低了生产过程中的资源消耗与环境负担。​

二、连续流电化学合成的核心组件与技术创新​

      连续流电化学合成技术的实现，依赖于反应器、电极、膜材料等核心组件的协同优化，近年来这些领域的技术创新进一步推动了其工业化应用：​

（1）微型连续流反应器：作为核心设备，微型反应器的设计直接影响传质、传热效率。目前主流的反应器类型包括微通道反应器、填充床反应器、膜反应器等。其中，微通道反应器凭借其极高的比表面积和精准的流场控制，成为精细化工、医药中间体合成等领域的首选；而膜反应器（如质子交换膜反应器）通过膜的选择性渗透作用，实现反应物与产物的分离，避免产物在电极表面的进一步反应，提升产物收率。例如，在电催化 CO₂还原合成甲醇的过程中，质子交换膜反应器可让 CO₂在阴极还原生成甲醇，同时阳极产生的质子通过膜迁移至阴极参与反应，既保证了反应效率，又避免了甲醇与阳极产物的混合。​

（2）高性能电极材料：电极是电子转移的关键，其催化活性、稳定性直接影响反应速率与寿命。近年来，纳米结构电极（如纳米金、纳米铂电极）、多孔电极（如多孔碳电极、金属有机框架（MOFs）基电极）的开发，大幅提升了电极的比表面积与催化活性，降低了反应的过电势。例如，纳米铜基电极在 CO₂电化学还原合成多碳产物（如乙烯、乙醇）中的催化活性，较传统铜电极提升 5 倍以上，且稳定性显著增强，使用寿命从数百小时延长至数千小时。​

（3）功能化膜材料：在双电极或三电极体系中，膜材料用于分隔阴阳极区域，防止产物交叉污染，同时实现离子的选择性传递。质子交换膜（如 Nafion 膜）、阴离子交换膜（如季铵化聚醚醚酮膜）的性能优化，提升了离子传导速率与膜的稳定性，减少了膜电阻带来的能耗损失。此外，新型混合基质膜（如掺杂纳米粒子的聚合物膜）的开发，进一步增强了膜的选择性与耐腐蚀性，适应更复杂的反应体系。​

三、连续流电化学合成的应用场景与工业化进展​

      凭借高效、绿色的优势，连续流电化学合成已在精细化工、医药中间体、能源化工、环保治理等领域展现出广阔的应用前景，部分技术已进入工业化示范阶段：​

（1）精细化工与医药中间体合成：精细化工产品（如染料、香料、医药中间体）的合成往往涉及复杂的氧化还原反应，对产物纯度与选择性要求极高。连续流电化学合成可实现精准控制，避免副反应，提升产品质量。例如，在医药中间体对甲氧基苯甲醛的合成中，传统工艺使用二氧化锰作为氧化剂，产物纯度仅 85% 左右，且产生大量含锰废渣；而连续流电化学氧化对甲氧基甲苯的工艺，产物纯度可达 99% 以上，无废渣排放，目前已在国内部分精细化工企业实现年产千吨级的工业化生产。​

（2）能源化工领域：在氢能、氨能等新型能源的制备中，连续流电化学合成展现出独特优势。例如，电解水制氢是目前最具前景的绿氢制备技术，传统电解槽存在传质效率低、能耗高的问题，而连续流微型电解槽通过优化流道设计，使氢气生成速率提升 40%，能耗降低 15%，目前已在分布式绿氢项目中应用；此外，连续流电化学氨合成技术可利用氮气和水在常温常压下合成氨，避免了传统哈伯法的高能耗与高污染，目前处于中试阶段，预计未来 5-10 年可实现工业化。​

（3）环保治理领域：连续流电化学合成还可用于废水处理、废气净化等环保场景。例如，在含酚废水处理中，传统吸附法、生化法存在处理不彻底、二次污染的问题，而连续流电化学氧化技术可将废水中的酚类物质直接氧化为 CO₂和水，处理效率达 99% 以上，且无二次污染；在废气处理中，连续流电化学还原技术可将 NOₓ、SO₂等有害气体还原为无害的 N₂、S，目前已在工业尾气处理中进行小试应用。​

四、挑战与未来展望​

      尽管连续流电化学合成技术已取得显著进展，但在工业化推广过程中仍面临一些挑战：一是规模化难题，目前多数技术停留在实验室或小试阶段，如何将微型反应器放大至工业化规模（如年产万吨级），同时保持传质、传热效率，是亟待解决的关键问题；二是成本问题，高性能电极材料（如贵金属纳米电极）、功能化膜材料的成本较高，导致设备初期投资较大，需要通过材料创新（如开发非贵金属催化剂）降低成本；三是反应体系适应性，目前该技术主要适用于简单的氧化还原反应，对于复杂多步反应的适应性不足，需要进一步优化反应器设计与反应工艺。​

      展望未来，随着材料科学、流体力学、自动化控制技术的不断进步，连续流电化学合成技术将迎来三大发展方向：一是规模化与模块化，通过 “numbering-up”（数量放大，即并行排列多个微型反应器）而非 “scaling-up_”（尺寸放大）的方式实现规模化生产，同时开发模块化设备，满足不同产能需求；二是智能化，结合 AI 算法与实时监测技术（如在线光谱分析、电化学传感器），实现反应过程的自动调控与故障预警，进一步提升反应效率与稳定性；三是多领域融合，与光催化、酶催化等技术结合，开发 “光电协同”“电酶协同” 的连续流合成体系，拓展技术的应用范围，推动化工行业向更高效、更绿色、更智能的方向发展。​

      总之，连续流电化学合成技术不仅是一种新型的合成方法，更是推动化工行业从 “高污染、高能耗” 向 “绿色化、集约化” 转型的核心驱动力。随着技术的不断突破与工业化应用的深入，该技术将在实现 “双碳” 目标、保障化工行业可持续发展中发挥不可替代的作用，成为未来化工生产的主流技术之一。​

产品展示

      SSC-PECRS电催化连续流反应系统主要用于电催化反应和光电催化剂的性能评价，可以实现连续流和循环连续流实验，配置反应液体控温系统，实现主要用于光电催化CO2还原反应全自动在线检测系统分析，光电催化、N2催化还原，电催化分析、燃料电池、电解水等。

      SSC-PECRS电催化连续流反应系统将气路液路系统、光电催化反应池、在线检测设备等进行智能化、微型化、模块化设计并集成为一套装置，通过两路气路和两路液路的不同组合实现电催化分析，并采用在线检测体系对反应产物进行定性定量分析。可以适配市面上多数相关的电解池，也可以根据实验需求定制修改各种电催化池。

产品优势：

● 将光源、电化学工作站、电催化反应池、管路切换和气相色谱模块化集成化系统化；

● PLC控制系统集成气路、液路控制、温度控制、压力控制、阀体切换、流路显示等；

● 主要用于半导体材料的光电催化流动相CO2还原反应活性评价等；

● 用于半导体材料的光电催化流动相H2O分解产氢、产氧活性评价、N2还原、电催化等；

● 微量反应系统，极低的催化剂用量；

● 导电电极根据需要可表面镀金、钯或铂，导电性能极佳，耐化学腐蚀；

● 标配光电反应池，可实现两室三电极体系或三室三电极体系，采用纯钛材质，耐压抗腐蚀

● 可适用于气-固-液三相界面的催化反应体系，也可适用于阴阳极液流循环反应系统；

● 测试范围广，CO2、CO、CH4、甲醇、氢气、氧气、烃类等微量气体。