[实用新型]一种用于高效合成H2O2的三室反应器装置

说明书

本实用新型公开一种用于高效合成H₂O₂的三室反应器装置，由阳极室和两个阴极室构成，阳极室和阴极室之间由阳离子交换膜隔开，阴极选用制作的炭黑‑石墨‑PTFE空气扩散阴极，阳极选用钛/二氧化铱复合金属板垂直插入阳极槽，阴极分别由两个阴极固定板固定。阳极钛/二氧化铱复合金属板连接直流电源正极，两个阴极均连接直流电源负极。该装置选用的炭黑‑石墨‑PTFE空气扩散阴极为阴极，阳极为钛/二氧化铱金属板，电流效率可达100％，高于普通的反应器的电流效率。

技术领域

本实用新型所涉及的领域是电化学合成领域，特别涉及一种用于高效电催化合成H₂O₂的装置。

背景技术

过氧化氢(H₂O₂)是一种对环境无害的强化学氧化剂，分解时只有水(H₂O) 和氧气(O₂)生成，不会产生有害残留物，在纸浆漂白、纺织等许多制造业以及电子工业、废水处理、化学氧化(包括大规模丙烯氧化生产丙烯氧化物)等都具有极其广泛的应用。

工业上，过氧化氢是通过蒽醌氧化(AO)工艺得到的。不过，这种方法由于能量输入大、步骤繁杂、产生的废弃物多，不被认为是一种绿色、环保的生产方法。此外，过氧化氢的运输、储存和处理都存在潜在的危险和额外的成本。通过氧还原反应(ORR)的两电子途径将O₂电化学还原为H₂O₂，为原位生产H₂O₂提供了很大的潜力。碳基材料(如活性炭、富勒烯、碳纳米管、碳纳米管、碳气凝胶、石墨、石墨烯、石墨烯等)的存在形式多种多样，包括粉末、纤维、气凝胶、复合材料、薄片状、单体、管等形式，由于其具有比表面积大、导电性好、耐腐蚀性、丰度大、价格低廉等优点，被广泛用作催化材料。

目前在电化学体系中，空气呼吸阴极是一种很有潜力的阴极形式。空气呼吸阴极由暴露于空气的疏水气体扩散层(GDL)和浸没于电解质溶液的催化层(CL) 组成，空气中的氧气会从扩散层扩散进入催化层，结合氢离子，在活性位点的催化下反应生成H₂O₂。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对以上存在的问题，设计出一种用于合成H₂O₂的三室反应器，该装置构造简单，制作成本低廉，有效地提高H₂O₂合成效率。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：一种用于高效合成H₂O₂的三室反应器装置，由阳极室和两个阴极室构成，阳极室和阴极室之间由阳离子交换膜隔开。

所述阴极选用制作的炭黑-石墨-PTFE空气扩散阴极，阳极选用钛/二氧化铱复合金属板垂直插入阳极槽，阴极分别由两个阴极固定板固定。

所述阳极钛/二氧化铱复合金属板连接直流电源正极，两个阴极均连接直流电源负极。

分别向三个腔室注入200mL硫酸钠(Na₂SO₄)电解液。

装置主体是由有机玻璃材质制成

该装置所采用的阴极是炭黑-石墨-PTFE空气扩散阴极是由扩散层，催化层和用作集电器的钢网组成，催化层和扩散层分别是由石墨炭黑和炭黑粉末与酒精、 PTFE混合，搅拌至膏状，辊压至钢网地两侧形成的。

该装置所采用的阳极是钛/二氧化铱板，长10cm，宽4cm，厚度为1mm。

有益效果

1.该装置选用的炭黑-石墨-PTFE空气扩散阴极为阴极，阳极为钛/二氧化铱金属板，电流效率可达100％，高于普通的反应器的电流效率。