Electrochemical hydrogenation of furfural (EHF) to furfuryl alcohol (FA) presents a promising, yet challenging, avenue due to its inherently low performance and selectivity. In this study, we introduce a highly efficient and selective electrochemical system for FA production, employing a PtCu catalyst within a membrane-electrode assembly (MEA). Comprehensive investigations, including electrochemical kinetic analysis, material characterizations, and density functional theory (DFT) calculations, reveal that the incorporation of Cu onto Pt surfaces reduces the energy barrier for the proton-coupled electron transfer (PCET) reaction of adsorbed furfural and optimizes the adsorption energy for intermediates. These enhancements significantly increase the reaction rate and selectivity for FA production. The optimized PtCu catalyst exhibits high EHF performance in the MEA system, achieving a Faradaic efficiency exceeding 80% for FA at a current density of 30 mA cm^–2 with a cell voltage of 1.7 V.

中文翻译：

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通过 Cu 的双金属共定位优化 Pt 上的电化学糠醛加氢


糠醛 （EHF） 的电化学加氢制糠醇 （FA） 由于其固有的低性能和选择性，呈现出一条前景光明但具有挑战性的途径。在这项研究中，我们介绍了一种用于 FA 生产的高效选择性电化学系统，在膜电极组件 （MEA） 中使用 PtCu 催化剂。包括电化学动力学分析、材料表征和密度泛函理论 （DFT） 计算在内的综合研究表明，Cu 掺入 Pt 表面降低了吸附糠醛的质子耦合电子转移 （PCET） 反应的能垒，并优化了中间体的吸附能。这些增强功能显著提高了 FA 生产的反应速率和选择性。优化的 PtCu 催化剂在 MEA 系统中表现出高 EHF 性能，在 30 mA cm^–2 的电流密度和 1.7 V 的电池电压下，FA 的法拉第效率超过 80%。