電合成雙氧水：綠色化學的新興力量

一、背景與概述

     隨著全球對環境保護和可持續發展的日益重視，傳統化工生產過程中的高能耗、高污染問題亟待解決。雙氧水作為一種重要的化工原料，在化工合成、環境保護、醫療消毒等領域有著廣泛的應用。傳統的蒽醌法生產雙氧水存在著能源消耗大、工藝復雜、有一定的環境污染等缺點。而電合成雙氧水技術以其綠色、可持續的特點，逐漸成為研究熱點，被視為是目前能源和廢料密集型蒽醌工藝的潛在工業替代。

二、電合成雙氧水的優勢

     1、環境友好：該技術通常以水和氧氣為原料，在電催化作用下合成雙氧水，反應過程中不產生溫室氣體排放，也無需使用大量的有機溶劑和復雜的后處理工藝，對環境的污染較小。

     2、原位生產：電合成雙氧水可以根據不同下游終端的濃度需求現場原位生產，避免了傳統方法中雙氧水的長途運輸和儲存風險，同時也降低了運輸成本1。例如，在一些需要使用低濃度雙氧水進行消毒的場所，可以通過小型的電合成裝置現場制備，使用更加安全和便捷。

     3、反應條件溫和：一般在常溫常壓下即可進行反應，不需要高溫高壓等苛刻的反應條件，降低了對設備的要求，也減少了能源消耗。

三、關鍵技術要素

     1、高效催化劑：研發具有高活性、高選擇性和穩定性的電催化劑是電合成雙氧水技術的關鍵。目前，研究較多的催化劑包括貴金屬及其合金、過渡金屬化合物、碳基材料等。例如，通過在碳材料表面引入雜原子進行摻雜改性，可以創造出具有特定電子環境的催化活性位點，顯著提高對雙氧水生成的電催化性能。

     2、優化電極結構：氣體擴散電極（GDE）被廣泛認為是電合成雙氧水的電極架構平臺，特別是具有仿生呼吸設計的 GDE，無需耗能的曝氣設施，為推進商業上可行的電解電堆鋪平了道路。此外，三維多孔電極等新型電極結構也在不斷發展，通過增加電極的比表面積和改善傳質性能，提高電合成雙氧水的效率。

     3、合適的電解液體系：電解液的組成、pH 值和離子強度等因素會影響反應中間體的穩定性、電極表面的電荷分布以及氧氣的溶解度等，從而影響電合成雙氧水的選擇性和產率。例如，在某些中性鹽電解質溶液中，特定的陰離子可以與電極表面的活性位點相互作用，調節反應路徑，提高雙氧水的選擇性和產率。

四、研究進展與突破

      近年來，電合成雙氧水技術取得了顯著的研究進展。例如，清華大學深圳國際研究生院張正華團隊闡明了關鍵物種的傳質行為在決定電極尺度雙氧水選擇性方面的關鍵作用，為下一代氣體擴散電極的研發指引了方向。廣西大學化學化工學院的團隊基于模板策略，成功制備了 Sb 單原子高負載量催化劑，實現了 75 小時以上高效穩定合成雙氧水，為開發高性能、長壽命工業催化劑提供了新思路。

五、應用前景與挑戰

      1、應用前景：除了傳統的化工合成和紙漿漂白等工業領域，電合成雙氧水技術在農業 / 養殖業綠色環控、消費級便攜式空氣消毒、分散式污水處理等新興和個性化場景也具有廣闊的應用前景。例如，在農業種植中，可以利用現場合成的雙氧水進行病蟲害防治和土壤消毒；在家庭中，便攜式的電合成雙氧水裝置可以用于空氣消毒和物品表面清潔。

      2、面臨挑戰：要實現電合成雙氧水技術的大規模工業化應用，還面臨一些挑戰。例如，目前高性能催化劑的成本較高，需要進一步開發廉價、高效的催化劑；電合成過程中的長期運行穩定性有待提高，需要解決催化劑的中毒和失活問題；此外，反應器的設計和放大也需要進一步優化，以提高生產效率和降低成本。

      電合成雙氧水技術作為綠色化學的新興力量，具有諸多優勢和廣闊的應用前景。隨著研究的不斷深入和技術的持續創新，有望在未來的化工生產和環境保護等領域發揮重要作用，為實現 “雙碳" 目標和可持續發展做出貢獻。

產品展示

       SSC-SOFCSOEC80系列高溫平板電池夾具，適用于固體氧化物電池測試SOFC和電熱催化系統評價SOEC。其采用氧化鋁陶瓷作為基本材料，避免了不銹鋼夾具在高溫下的Cr 揮發，因此可以排除Cr揮發對于陰極性能的影響；采用鉑金網作為電流收集材料，不需要設置筋條結構，因此可以認為氣體的流動、擴散基本沒有“死區"，可以盡可能地釋放出電池的性能；夾具的流場也可以根據需要調整為對流或順流，可以考察流動方式的影響。對于電池的壽命可以更加準確地進行測試和判斷，特別是電池供應商，表征產品在理想情況(即排除不合理流場干擾等)下的性能，所以多采用此類夾具。

    產品優勢：

l  SOFC 平板型評價夾具可對應 20*20mm，30*30mm，耐溫900℃。

l  全陶瓷制可避免金屬內不良元素的影響,適合耐久性實驗。

l  高溫彈簧構造排除了構成材料內熱應力的影響。

l  可定制客戶要求的尺寸。

l  氣體密閉采用了高溫彈簧壓縮電池的方法，

l  更換及電爐里的裝配電流端子，電壓端子，熱電偶端子，輸氣和排氣口，氣體流量Max 2L/min；

l 鉑金集流體和鉑金電壓、電流線。