固体电解质在抑制焦耳热效应以促进可扩展的H2O2电合成中的作用

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：The Role of Solid Electrolytes in Suppressing Joule Heating Effect for Scalable H2O2 Electrosynthesis

焦耳热导致电解合成过氧化氢效率下降，通过提高电解液电导率和优化反应器结构抑制其效应，并开发Na2SO4-SAC复合固态电解质减少盐基液使用，实现高效稳定生产。

　　

通过氧还原途径电合成过氧化氢（H₂O₂）有潜力彻底改变传统的化学合成方法。然而，这一目标常常受到大规模生产过程中能量效率下降的阻碍，而能量效率是评估H₂O₂电合成经济可行性的关键指标。本研究指出，焦耳热是导致效率损失的主要原因，因为它会加速H₂O₂的分解并引起较大的电压降。热分析和阻抗分析表明，通过提高电解质导电性和优化反应器结构以降低内部电阻，可以显著抑制焦耳热的影响。在这些策略中，结构优化在降低内部电阻方面存在瓶颈，而提高电解质导电性则是进一步提升效率的关键。为了在电合成性能和环境可持续性之间取得平衡，研究人员提出了一种基于Na₂SO₄和强酸性阳离子交换树脂（SAC）的复合固体电解质，该电解质大幅减少了盐基液体电解质的使用。这种方法能够在工业电流密度下实现高效且稳定的H₂O₂生产，为该技术的规模化应用提供了可行的途径。