甘油是一種廉價且具有吸引力的生物衍生平臺分子，用于生產高價值的化學品。其中，甲酸是甘油氧化(GOR)產生的更容易獲得且有價值的產品。以甘油為燃料的直接醇類燃料電池(DAFC)，即直接甘油燃料電池(DGFC)，可以同時產生電力和高附加值的產品。應當注意的是，由于陽極甘油電氧化反應涉及復雜的多電子轉移過程，開發低成本、高活性、穩定性好的催化劑是提高DGFC性能的關鍵。

迄今為止，貴金屬及其合金是具有良好活性的GOR催化劑，但其成本高、儲量不豐富限制了貴金屬催化劑的大規模制備和工業化應用。因此，目前迫切需求尋找其他具有良好活性和選擇性的非貴金屬電催化劑用于催化GOR。

近日，中國科學院福建物構所溫珍海和陳俊翔等采用一步水熱法在碳布上原位生長FeCoNiCrMnS₂納米顆粒(FeCoNiCrMnS₂/CC)，制備了高熵硫化物(HES)電極。

實驗結果表明，所制備的FeCoNiCrMnS₂對甘油氧化表現出良好的催化活性和選擇性，僅需1.10 V_RHE的低電位就能達到10 mA cm^-2的電流密度，并且在較寬的電壓范圍內甲酸的法拉第效率超過90%。理論計算表明，FeCoNiCrMnS₂中Ni和Co位點主要負責提高GOR催化活性，而Cr和Mn對Ni和Co位點的催化活性起著至關重要的調節作用。

此外，以FeCoNiCrMnS₂為陽極(在含0.1 M甘油的4 M KOH陽極電解液中)和以Pt/C為陰極(在2 M H₂SO₄陰極電解液中)組裝的堿酸直接甘油燃料電池(AA-DGFC)，在80 °C下的峰值功率密度為50.1 mW cm^?2；并且，在10 mA cm^-2放電電流密度下，通過機械充電和自動放電的方式連續運行120小時后，AA-DGFC性能沒有明顯下降，同時生成了高附加值的甲酸鹽產物(平均產率為120μmol h^-1 cm^-2，法拉第效率超過80%)，表現出優異的活性和長期穩定性。

總的來說，該項工作不僅發掘了高熵硫化物在電催化領域潛在的廣闊應用前景，而且為燃料電池同時釋放高功率密度并實現生物質衍生為增值燃料提供了一種可行的方案。

High-power Hybrid Alkali-Acid Fuel Cell for Synchronous Glycerol Valorization Implemented by High-Entropy Sulfide Electrocatalyst. Nano Energy, 2023. DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.108992