一、背景與概述

     隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的日益重視，傳統(tǒng)化工生產(chǎn)過(guò)程中的高能耗、高污染問(wèn)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(huán)境保護(hù)、醫(yī)療消毒等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的蒽醌法生產(chǎn)雙氧水存在著能源消耗大、工藝復(fù)雜、有一定的環(huán)境污染等缺點(diǎn)。而電合成雙氧水技術(shù)以其綠色、可持續(xù)的特點(diǎn)，逐漸成為研究熱點(diǎn)，被視為是目前能源和廢料密集型蒽醌工藝的潛在工業(yè)替代。

二、電合成雙氧水的優(yōu)勢(shì)

     1、環(huán)境友好：該技術(shù)通常以水和氧氣為原料，在電催化作用下合成雙氧水，反應(yīng)過(guò)程中不產(chǎn)生溫室氣體排放，也無(wú)需使用大量的有機(jī)溶劑和復(fù)雜的后處理工藝，對(duì)環(huán)境的污染較小。

     2、原位生產(chǎn)：電合成雙氧水可以根據(jù)不同下游終端的濃度需求現(xiàn)場(chǎng)原位生產(chǎn)，避免了傳統(tǒng)方法中雙氧水的長(zhǎng)途運(yùn)輸和儲(chǔ)存風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也降低了運(yùn)輸成本1。例如，在一些需要使用低濃度雙氧水進(jìn)行消毒的場(chǎng)所，可以通過(guò)小型的電合成裝置現(xiàn)場(chǎng)制備，使用更加安全和便捷。

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

三、關(guān)鍵技術(shù)要素

     1、高效催化劑：研發(fā)具有高活性、高選擇性和穩(wěn)定性的電催化劑是電合成雙氧水技術(shù)的關(guān)鍵。目前，研究較多的催化劑包括貴金屬及其合金、過(guò)渡金屬化合物、碳基材料等。例如，通過(guò)在碳材料表面引入雜原子進(jìn)行摻雜改性，可以創(chuàng)造出具有特定電子環(huán)境的催化活性位點(diǎn)，顯著提高對(duì)雙氧水生成的電催化性能。

     2、優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)：氣體擴(kuò)散電極（GDE）被廣泛認(rèn)為是電合成雙氧水的電極架構(gòu)平臺(tái)，特別是具有仿生呼吸設(shè)計(jì)的 GDE，無(wú)需耗能的曝氣設(shè)施，為推進(jìn)商業(yè)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(jié)構(gòu)也在不斷發(fā)展，通過(guò)增加電極的比表面積和改善傳質(zhì)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(qiáng)度等因素會(huì)影響反應(yīng)中間體的穩(wěn)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(chǎn)率。例如，在某些中性鹽電解質(zhì)溶液中，特定的陰離子可以與電極表面的活性位點(diǎn)相互作用，調(diào)節(jié)反應(yīng)路徑，提高雙氧水的選擇性和產(chǎn)率。

四、研究進(jìn)展與突破

      近年來(lái)，電合成雙氧水技術(shù)取得了顯著的研究進(jìn)展。例如，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院張正華團(tuán)隊(duì)闡明了關(guān)鍵物種的傳質(zhì)行為在決定電極尺度雙氧水選擇性方面的關(guān)鍵作用，為下一代氣體擴(kuò)散電極的研發(fā)指引了方向。廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)基于模板策略，成功制備了 Sb 單原子高負(fù)載量催化劑，實(shí)現(xiàn)了 75 小時(shí)以上高效穩(wěn)定合成雙氧水，為開(kāi)發(fā)高性能、長(zhǎng)壽命工業(yè)催化劑提供了新思路。

五、應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)

      1、應(yīng)用前景：除了傳統(tǒng)的化工合成和紙漿漂白等工業(yè)領(lǐng)域，電合成雙氧水技術(shù)在農(nóng)業(yè) / 養(yǎng)殖業(yè)綠色環(huán)控、消費(fèi)級(jí)便攜式空氣消毒、分散式污水處理等新興和個(gè)性化場(chǎng)景也具有廣闊的應(yīng)用前景。例如，在農(nóng)業(yè)種植中，可以利用現(xiàn)場(chǎng)合成的雙氧水進(jìn)行病蟲(chóng)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(zhàn)：要實(shí)現(xiàn)電合成雙氧水技術(shù)的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，還面臨一些挑戰(zhàn)。例如，目前高性能催化劑的成本較高，需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)廉價(jià)、高效的催化劑；電合成過(guò)程中的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性有待提高，需要解決催化劑的中毒和失活問(wèn)題；此外，反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和放大也需要進(jìn)一步優(yōu)化，以提高生產(chǎn)效率和降低成本。

      電合成雙氧水技術(shù)作為綠色化學(xué)的新興力量，具有諸多優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景。隨著研究的不斷深入和技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新，有望在未來(lái)的化工生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為實(shí)現(xiàn) “雙碳" 目標(biāo)和可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

產(chǎn)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(cè)試SOFC和電熱催化系統(tǒng)評(píng)價(jià)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(fā)，因此可以排除Cr揮發(fā)對(duì)于陰極性能的影響；采用鉑金網(wǎng)作為電流收集材料，不需要設(shè)置筋條結(jié)構(gòu)，因此可以認(rèn)為氣體的流動(dòng)、擴(kuò)散基本沒(méi)有“死區(qū)"，可以盡可能地釋放出電池的性能；夾具的流場(chǎng)也可以根據(jù)需要調(diào)整為對(duì)流或順流，可以考察流動(dòng)方式的影響。對(duì)于電池的壽命可以更加準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)試和判斷，特別是電池供應(yīng)商，表征產(chǎn)品在理想情況(即排除不合理流場(chǎng)干擾等)下的性能，所以多采用此類夾具。

    產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

l  SOFC 平板型評(píng)價(jià)夾具可對(duì)應(yīng) 20*20mm，30*30mm，耐溫900℃。

l  全陶瓷制可避免金屬內(nèi)不良元素的影響,適合耐久性實(shí)驗(yàn)。

l  高溫彈簧構(gòu)造排除了構(gòu)成材料內(nèi)熱應(yīng)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。