气体扩散阴极电合成反应器中电解液导流型式对产生过氧化氢的影响

作     者：刘广立 徐俊添 卢耀斌 曾翠平 骆海萍 苏杰 林松炜 张仁铎 LIU Guang-li;XU Jun-tian;LU Yao-bin;ZENG Cui-ping;LUO Hai-ping;SU Jie;LIN Song-wei;ZHANG Ren-duo

作者机构：中山大学环境科学与工程学院广东省环境污染控制与修复技术重点实验室广州510006 

出 版 物：《安全与环境学报》 (Journal of Safety and Environment)

年 卷 期：2020年第20卷第2期

页      面：662-668页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2017YFB0903700 2017YFB0903703) 

主　　题：环境工程学 气体扩散阴极 电合成反应器 过氧化氢 电解液导流型式 

摘      要：采用2种导流方式,即S导流型和E导流型的单室电合成反应器,制备有效面积为438 cm^2的气体扩散电极,研究不同导流方式对气体扩散阴极电合成反应器制备过氧化氢(H2O2)的影响。结果表明,S导流型反应器中,随水力停留时间(Hydraulic Retention Time,HRT)减小,H2O2质量浓度逐渐降低;在电流密度为25 m A/cm^2、HRT为5.7 min时,H2O2质量浓度可达2062 mg/L;当HRT为1.1 min时,H2O2产率可达0.150 kg/(m^2·h);在电流密度为25 m A/cm^2、HRT为1.1 min时,能耗为8.33(k W·h)/kg,电流效率达到90%~93%。E导流型反应器中,在25 m A/cm^2下、HRT=5.7 min时,产生的最大H2O2质量浓度为1693 mg/L;HRT对H2O2产率影响不明显,在25 m A/cm^2、HRT=1.1~2.9min时,H2O2产率平均约为0.125 kg/(m^2·h);HRT的减小不能显著降低能耗,在25 m A/cm^2、HRT=5.7 min时,能耗高达14.66(k W·h)/kg。E导流型反应器性能较差的主要原因在于不能促使阳极气体及时排出,造成H2O2的产率和电流效率均降低。因此,S导流型反应器性能优于E导流型反应器。最大H2O2产率优于文献报道的结果,可归因于较小的极板间距和气体扩散电极表面导流板的共同作用。