The present invention relates to an electrochemical method for the synthesis of acid hydrogen peroxide. Hydrogen, oxygen and acidic solution are used as raw materials to prepare acidic hydrogen peroxide aqueous solution in situ by using a fuel cell type reactor. The reaction device in oxygen and hydrogen respectively through the anode and cathode end plate inlet into the cathode and the anode, the electrochemical reaction on the electrode gas diffusion in the load of catalyst, the product quickly into the electrolyte, is conducive to the enrichment of hydrogen peroxide. The proton exchange membrane is used in the middle of the reactor to avoid the explosion danger of hydrogen and oxygen direct reaction, the safety is high, and the reactor volume is small, and the product can be simply separated from the reactant. The gas diffusion electrode loaded with electrocatalyst effectively increases the interface of the three-phase reaction, improves the utilization of the catalyst, increases the reaction rate, and effectively reduces the overpotential and energy consumption of the catalyst.
【技术实现步骤摘要】
一种合成酸性过氧化氢的电化学方法
本专利技术涉及一种合成酸性过氧化氢的电化学方法,更具体地说是涉及一种通过燃料电池型反应装置合成过氧化氢的方法,属于能源、催化、化工、环保及相关领域。
技术介绍
过氧化氢(H2O2)是一种适应性广、用途多样的化学药剂,可作为氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱氯剂,被广泛的应用在各种领域,包括广泛应用于化工(环氧丙烷生产工艺)、纺织、造纸、军工、电子、医药、食品、环境保护等行业;高浓度的过氧化氢可用作液体高能燃料和氧源,还可用于合成树脂,用作激光引发剂。过氧化氢分解产物只有H2O和O2而不产生其他物质,使用后无二次污染的特性符合当前清洁环保的理念,具有良好的环保效益,被称为“绿色化学品”;过氧化氢分解时可产生氧化能力很强的游离羟基,因此在污水处理和环境治理领域的应用备受关注。过氧化氢的生产过氧化氢的生产方法有电化学法、蒽醌法、异丙醇法、氢气和氧气直接制取法等,以上方法各有优缺点,有待进一步的完善。其中主要还是蒽醌法,但整个工艺过程中氢氧混合易发生爆炸,高浓度的过氧化氢极不稳定、易分解、存在爆炸的危险,存储和运输都极为不便,因此如何原位高效生产过氧化氢成为研究热点。电化学法作为一种氧还原合成过氧化氢的方法,因其具有效率高、操作安全、便于控制与可实现更高的电流密度等优点,被认为非常有发展前景。利用燃料电池型反应器电催化合成酸性过氧化氢是一种低温型反应装置,氢气和氧气作为反应物,在电极的三相界面(由电解液、O2/H2与电极构成)上氧气发生两电子氧还原反应,并实现在线生产过氧化氢。然而,电化学法合成过氧化氢的过程复杂,尚存在许多问题,如氧气的 ...
【技术保护点】
一种合成酸性过氧化氢的电化学方法,其特征在于:其在盛有酸性电解液的反应器中进行,所述反应器依次由阴极加固板(1)、阴极端板(2)、阴极气体扩散电极(3)、阴极室(4)、质子交换膜(5)、阳极室(6)、阳极气体扩散电极(7)、阳极端板(8)、阳极加固板(9)叠合而成,阴极端板和阳极端板通过导线连接或分别与恒压电源的负极和正极连接,于阴极室和阳极室中盛有反应所需的酸性电解液,阴极室和阳极室分别通过安装有蠕动泵的管道与反应器外的储液罐相连通,阴、阳极电解液的循环通过装置在反应器外的蠕动泵实现。
【技术特征摘要】
1.一种合成酸性过氧化氢的电化学方法,其特征在于:其在盛有酸性电解液的反应器中进行,所述反应器依次由阴极加固板(1)、阴极端板(2)、阴极气体扩散电极(3)、阴极室(4)、质子交换膜(5)、阳极室(6)、阳极气体扩散电极(7)、阳极端板(8)、阳极加固板(9)叠合而成,阴极端板和阳极端板通过导线连接或分别与恒压电源的负极和正极连接,于阴极室和阳极室中盛有反应所需的酸性电解液,阴极室和阳极室分别通过安装有蠕动泵的管道与反应器外的储液罐相连通,阴、阳极电解液的循环通过装置在反应器外的蠕动泵实现。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:在阴极加固板和阳极加固板的外侧壁上均设置有进气口和出气口以及进液口和出液口;在阴极端板和阳极端板的相同位置也设置有进气口和出气口以及进液口和出液口,与加固板连通,且端板靠近电极的一侧设有流场;氢气依次通过阳极加固板和阳极端板的进气口进入阳极,在负载有电催化剂的气体扩散电极上发生反应,解离为氢质子并释放电子,氢质子进入电解液经离子交换膜传递到阴极;氧气依次通过阴极加固板合阴极端板的进气口进入阴极,在负载有电催化剂的气体扩散电极上发生两电子氧还原反应,与酸性电解液中的氢质子结合生成过氧化氢并进入电解液富集起来;阴极电解液依次经过阴极加固板和阴极端板的进液口进入阴极室,之后于阴极端板和阴极加固板的出液口离开阴极室;阳极电解液依次经过阳极加固板和阳极端板的进液口进入阳极室,之后于阳极端板和阳极加固板的出液口离开阳极室。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述阴极端板和阳极端板采用铜板、镀金的不锈钢板或镀银的不锈钢板或由导电性良好的抗强酸腐蚀的材料制成,其起到传输、分配反应气体和电解液以及集流的作用;所述阴极加固板和阳极加固板采用有机玻璃板材加工而成,阴极室和阳极室为径向四周周边密封的耐受强酸腐蚀的中空环状聚四氟乙烯槽或有机玻璃槽,电解液储液罐采用聚四氟乙烯材料制成,其内盛放电解液。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:俞红梅,赵亚,宋微,迟军,贾佳,邵志刚,
申请(专利权)人:中国科学院大连化学物理研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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