二氧化钛改性炭黑催化剂电合成H2O2反应器设计与性能优化

来源：大连理工大学学报杂志2026年第1期北京时间：

作者：李皓瑜,王凯旋,张候瑞,陈硕,全燮

摘要：通过二电子氧还原反应(2e-ORR)直接电合成过氧化氢(H2O2)为能源密集型蒽醌氧化工艺提供了一种可行的替代方案．然而，从实验规模转变到工业规模电合成H2O2的过程中，一个主要的障碍是开发大电极面积的反应器．因此，以二氧化钛改性炭黑为阴极催化剂，设计了81cm2阴极的H池反应器和气体扩散反应器，并构建了电合成H2O2的反应系统．由于氧传质和产热无法有效排出，H池反应器难以在50mA/cm2以上电流密度下高效率运行，相比之下，气体扩散反应器可以在100mA/cm2下实现525.8mmol/(L·h)的高H2O2产率，且法拉第效率达到84%．通过调节电流密度和阴极液流速等运行参数，该气体扩散反应器电合成H2O2的最低电解质和电能总成本为5.149元/kg．该工作为设计低成本的分散式H2O2生产系统提供了可行的策略．

关键词：电合成反应器设计气体扩散电极运行参数优化

基金资助：国家自然科学基金资助项目(U23A20101)