Новый процесс производит перекись водорода без внешнего источника электричества

Учёные из Южной Кореи и США разработали электрохимическую систему, способную производить перекись водорода с промышленной плотностью тока без подачи внешнего напряжения.

Перекись водорода широко применяется при производстве бумаги, в медицине, биотехнологиях и очистке полупроводников. Традиционный антрахиноновый процесс требует крупных централизованных установок и значительных затрат энергии.

Авторы новой работы сосредоточились не только на катализаторе, но и на пузырьках газа у поверхности электрода. Скоростная съёмка показала, что органический реагент фурфурол снижает поверхностное натяжение и способствует образованию микропузырьков, которые мешают переносу вещества. Управление потоком электролита быстрее удаляет их и примерно втрое увеличивает плотность тока.

В оптимизированной мембранно-электродной сборке получена плотность тока 331 мА/см² при селективности перекиси около 90% и скорости производства 5,617 ммоль на квадратный сантиметр в час. Процесс одновременно даёт перекись водорода, водород и фуранкарбоновую кислоту.

Фраза «без электричества» требует уточнения: внешнее напряжение для основной реакции не подаётся, поскольку используется самопроизвольный гальванический процесс. Авторы оценивают сопутствующее энергопотребление системы примерно в 236 кВт·ч на тонну H2O2. До промышленного внедрения ещё необходимы масштабирование и длительные испытания.

Научная работа: Energy efficient integrated H2O2 electrosynthesis via tailored bubble dynamics.