碱性燃料电池型反应器中过氧化氢的合成.pdf

第 29 卷 第 2 期 北 京 化 工 大 学 学 报 Vol. 29 , No. 2 2002 年 JOURNAL OF BEIJ IN G UN IV ERSIT Y OF CHEMICAL TECHNOLO GY 2002 碱性燃料电池型反应器中过氧化氢的合成 1 1 2 1 1 杨 　明 　孙鲲鹏 　杜俊岐 　白守礼 　陈霭　 (北京化工大学 1. 理学院 ; 2. 化学工程学院 ,北京 　100029) 摘 　要 : 以片状Nafion 膜作为固体电解质 , Teflon 乳液作为粘结剂 ,制备了分别以石墨和钯黑为活性材料的气体 扩散电极 ,探讨了氧气进行电催化还原反应制备过氧化氢的过程 ,并分析了不同的电极组成、氧气压力以及电解电 压对电解效果的影响 ,从而确定了较佳的电解条件。 关键词 : 过氧化氢 ;气体扩散电极 ; 电催化;燃料电池 中图分类号: TM91142 　　过氧化氢是一种环境友好的强氧化剂、化学漂 分别以石墨和钯黑作为阴极活性催化材料 ,利 ( 白试剂,也是一系列重要的过氧化物的源头产品 ,随 用文献所报道的方法分别制备 Teflon 乳液 10 % 质 ) [4 ] 着人们对环境保护的日益重视 ,它正取代传统的重 量分数 ,下同 和 20 % 的两种气体扩散电极 。石 铬酸钾、高锰酸钾而成为一种新兴的“清洁氧化剂”, 墨和钯黑的担载量分别为 08 g/ m2 和 02 g/ m2 , 电 广泛应用于化工、医药、食品、电子环保等领域 ,越来 极的表观工作面积为 0785 cm2 。 越受到人们的关注。电催化合成过氧化氢是 20 世 1 2 　实验方法 纪 80 年代初发展起来的一种绿色合成工艺[1 ] ,利用 阴极室充以去离子水 ,搅拌条件下通入一定流 燃料电池型反应器 , 电催化合成碱性过氧化氢是一 速的氧气 ; 阳极室则注入 30 %的NaOH 溶液。电极 种环境友好的制备方式 , 已引起了广大科研人员的 两端施加一定直流电压 ,数字电流表测定反应过程 极大兴趣。 中的电流变化 ,利用滴定分析方法 ,分别以标准高锰 前文[2 ]着重于 SPE 膜电极上氧还原动力学的 酸钾和盐酸溶液来确定反应产物中过氧化氢和碱的 研究 ,本文以片状 Nafion 膜作为固体电解质 , Teflon 含量。 乳液作为电极粘结剂 ,初步探讨了氧气分别在石墨 2 　结果与讨论 和钯黑电极进行电催化还原反应制备过氧化氢的过 程。 2 1 　电极结构 、组成对电解结果的影响 氧气在气体扩散电极上的还原反应是一个伴有 1 　实验部分 气相和液相的质量传递以及导电阻力的气 —液 —固 1 1 　反应器的基本结构 、气体扩散电极的制备及 三相的复杂过程。活性催化材料具有亲水性 ,而粘 其结构 结剂 Teflon 具有憎水性 , 由这两种颗粒胶联而形成 电池的整体