[发明专利]过氧化氢的电化学合成方法

说明书

本申请是1990年3月19日提交、序号为07/495，674的申请的部分继续申请。

本发明涉及H₂O₂合成的改进方法，该方法是借助于在电解槽中或在燃料电池阴极室中，在有酸和卤化物（较佳为溴化物）存在的条件下，使氧进行电化学还原来实现的。此处所述的方法能以工业上适用的浓度生产过氧化氢。

文献中有许多关于将氧还原成水，或还原成H₂O₂的书刊。有关的书刊之多，至少有一部分是由于对研制燃料电池感兴趣所致。然而，燃料电池研究的目标是，不经产生H₂O₂的中间反应，将氧直接还原成水。本说明书所讨论的问题则是，如何最大程度地生产H₂O₂。伴随电化学还原氧法生产H₂O₂的一个旷日持久的问题是，产物收率低得使该方法不能在工业上使用。虽然在用各种催化剂、以非电化学法由H₂和O₂直接合成H₂O₂方面，已经作了许多改进，但述及以电化学法来合成H₂O₂的文献却鲜见。

Fischer和Priess[Ber.46，698（1913年）]研究过使O₂在金片阴极上还原成H₂O₂。

M.S.Tarasevich、A.Sadowski和E.Yeager在由B.E.Conway、J.O.M.Bockris、S.U.M.Khan和R.E.White纂辑的《Comprehensive  Treatise  of  Electrochemistry》第7卷（1983年版）第353页中，综述了电化学还原氧的现有研究工作。其中提及一篇论文，该论文中提到使用一种环状/盘状电极来研究在含氯化物或溴化物的酸性溶液中，氧在铂或钯上的还原作用。

V.S.Vilinskaya和M.R.Tarasevich（见Electrokhimiya第9卷第8期第1187页（1973年），英译本第1123页）研究了各种被吸附阴离子和阳离子对氧还原的影响，其结论是，化学吸附的氧和离子在电极表面上覆盖得越多，则解离吸附氧的有效部位就越少。

在W.C.Schumb、C.N.Satterfield和R.C.Wentworth所著《Hydrogen  Peroxide》（纽约Reinhold出版公司，1955年版，第66页）中对氧的阴极还原有所评述。

催化技术的进展：“新型氧化反应”[Catalytica研究了报告第4186号（1986年），由Catalytica（加利福尼亚州94043，Mountain View，Building 3，430 Ferguson Drive）提供]总结了有关氧在阴极上还原生成过氧化氢的发展情况。在讨论关于氧在碳表面上的还原及碱性表面基团、酸性表面基团（basic and acidic surface groups）对该过程影响的新近动力学研究情况时，作者指出，“不出所料，由于早先的研究表明，酸性电解液不适用于H₂O₂的合成，所以这种合成仅限于动力学研究。”（同上，13页）。

授予Gosser等人的美国专利US  4，772，458使用了催化有效量的铂、钯或二者的结合，并使用一种含有酸组分和溴化物促进剂的含水反应介质，其中所说的酸与溴化物，其用量可以保证该反应介质中氢离子对溴离子的摩尔比至少约等于2∶1。其它一些旨在改进通过使氢和氧直接化合来生产过氧化氢的方法的各种催化工艺，在美国专利US  4，772，458第1栏至第3栏的背景技术部分中有所讨论。该讨论在此一并资作参考。

John  J.Mcketta和William  A.Cunningham（见Encyclopedia  of  chemical  Processing  and  Design，Marcel  Dekker出版公司，纽约和巴塞尔（Basel），1986年版，第24章，第1-26页，“燃料电池”）叙述了各式各样的燃料电池结构。该讨论在此一并资作参考。