全球双氧水的需求量约为每年400万吨，预计未来将持续增长。目前工业上主要采用蒽醌工艺集中生产高浓度双氧水。作为易燃易爆危险品，高浓度双氧水在使用、运输和存储中具有一定的安全隐患，而低浓度H2O2在很多小、分、散的场景都具有很高的应用需求。近年来绿色电力价格不断下调，具有生产灵活性、去集中化特点的电化学产双氧水方法也备受关注。 近日，上海交通大学的赵一新教授团队综述了用于连续、去集中化生产双氧水的电化学反应器。文章梳理了电化学反应器合成双氧水的发展历程，对各个组件及其组装过程进行了系统的阐述，并提出优化策略。
近年来关于双氧水电合成生产的研究发展迅速，特别是液流式电化学反应器，可以在去集中化生产的基础上实现连续化生产。文中以液流式装置为例，将其拆分为气体扩散电极、催化剂层、离子交换膜、气体流场板以及电解液腔室等组件，系统分析了各组件的组成、影响因素及其优化设计。 针对实用规模过氧化氢电合成生产装置，文章提出未来研究可以集中在以下几个方面： 1. 增强催化剂及相应电极的稳定性和耐久性，例如：设计高稳定性电极材料、优化催化剂层和电极基材的结构，提高电极强度和耐久性； 2. 开发具有特征传导HO2-离子的阴离子交换膜，以及具有优异抗降解性的膜； 3. 改善气、液、固之间的传质，通过计算和实验方法评估和优化各组件的设计； 4. 抑制产物过氧化氢的分解，从而减少储存和运输造成的损失； 5. 参照燃料电池堆，将单个流动池组装在一起使其系统集成化，提高生产效率。 最后，作者对双氧水的绿色生产和应用场景进行了展望。可持续能源是未来最理想的能源供应，太阳能和风能产生的并网或离网绿色电力，可以用于分布式生产双氧水。这部分双氧水可直接应用于当地的水消毒、环境卫生领域等，省去由储存、运输带来的能耗与成本。 论文信息 Electrochemical reactors for continuously decentralized H2O2 production Yichan Wen, Ting Zhang, Jianying Wang, Zhelun Pan, Tianfu Wang, Hiromi Yamashita, Xufang Qian* and Yixin Zhao* Angewandte Chemie International Edition
