综述：二氧化硫电催化氧化产氢：污染物去除与能源生产同步实现

本综述创新性地提出将SO2电催化氧化（SDE）与氢能生产耦合的"双功能"策略，通过质子交换膜（PEM）电解槽实现低电位（0.158 V vs RHE）产氢，同时将有毒SO2转化为工业级H2SO4，为环境治理与清洁能源开发提供新范式。

　　

二氧化硫电催化氧化产氢：污染物去除与能源生产同步实现

Abstract

二氧化硫（SO₂）作为典型大气污染物，其化石燃料燃烧排放会导致酸雨、雾霾及健康危害。传统脱硫技术存在高能耗、二次污染等缺陷，而本研究创新性地将SO₂电催化氧化（SDE）与氢能生产耦合：在质子交换膜（PEM）电解槽中，阳极SO₂氧化为H₂SO₄（理论电位仅0.158 V vs RHE），阴极生成高纯氢气，较传统水电解节能约1.0 V，实现"污染物转化-清洁能源生产"双功能协同。

Introduction

化石燃料燃烧产生的SO₂致死浓度达500 mg/L，是酸雨主要前体物。混合硫（HyS）循环中SO₂去极化电解（SDE）技术源自20世纪70年代Westinghouse公司，其核心通过膜电极组件（MEA）实现气/液两相反应：液态进料模式采用SO₂饱和H₂SO₄为电解液，气态模式则直接通入无水SO₂。

Noble metal anodic catalysts

理想阳极催化剂需满足：①酸性环境中稳定（抗氧化溶解）；②高催化活性（促进H₂O活化为OH*）。贵金属中铂（Pt）基催化剂表现优异，但需克服SO₂中毒问题。研究发现Pt-Ru合金能有效抑制硫酸盐吸附，电流密度提升3倍。

Polymer electrolyte membrane for SDE

Nafion全氟磺酸膜在80-100°C工作时面临脱水问题。新型磺化聚醚醚酮（SPEEK）膜展现出优异质子传导率（0.25 S/cm）和抗SO₂渗透性，但高温下机械强度仍需优化。

"Bifunctional" approaches

该技术可拓展至含硫废水处理领域，如将造纸业亚硫酸盐废液转化为H₂与硫酸钠。典型案例显示，耦合生物质衍生醇氧化反应时，系统总能耗降低62%。

Conclusion and prospects

未来发展方向包括：开发非贵金属催化剂（如MoS₂/石墨烯复合材料）、优化膜组件抗酸腐蚀性能，以及建立SO₂资源化全链条工艺。这种"一石二鸟"策略为碳中和目标下环境-能源协同治理提供新思路。