[发明专利]一种原位制备碱性过氧化氢的方法

权利要求书

1.一种原位制备碱性过氧化氢的方法，其特征在于：其采用盛有碱性 电解质溶液的电解池中进行，所述电解池从左到右依次由阴极端板(1)、 阴极气体扩散电极(2)、阴极室(3)、离子交换膜(4)、阳极室(5)、阳 极气体扩散电极(6)、阳极端板(7)叠加而成，阴极端板(1)和阳极端 板(7)分别与一恒压电源的负极和正极电连接；阴极室(3)置于阴极气 体扩散电极(2)和离子交换膜(4)之间，阳极室(5)置于阳极气体扩散 电极(6)和离子交换膜(4)之间；

在阴极端板(1)和阳极端板(7)的外侧壁上均设置有进气口和出气 口，而在阴极端板(1)和阳极端板(7)靠近电极的一侧设有流场；所述 阴、阳极气体扩散电极由碳纸或碳布上负载有阴、阳极反应所需的用于生 成过氧化氢的电催化剂构成，以促进阴、阳极电极反应的进行；于阴、阳 极室中盛放有电解反应所需的碱性电解质溶液；

于阳极室上端和下端分别开有用于更换反应所需电解质的小孔，以维 持反应的高效进行；阴极室上端或下端开有小孔，平时密闭，当取样或者 产物的浓度达到要求时打开，取出过氧化氢水溶液；

使氧气和氢气分别通过阴极端板、阳极端板的进气口进入燃料电池膜 反应器，氢气经阳极端板上的进气口进入，在载有催化剂的阳极气体扩散 电极上发生反应，解离为氢离子并放出电子，氢离子通过离子交换膜很快 于碱性电解质溶液中反应，生成水，电子通过外电路，到达阴极与传送进 的氧气结合发生还原反应，在碱性条件下生成的过氧根离子，迅速转移到 溶液中富集起来。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述阴极端板(1)和 阳极端板(7)采用不锈钢、铝、铜、镀金或镀银的不锈钢板制成，其起到 输送、分配反应气体和集流的作用。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述阴极室(3)和阳 极室(5)为径向周边密封的耐受强碱腐蚀的聚四氟乙烯槽或硅橡胶槽，其 内盛放有电解质水溶液。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：阳极室上端与下端的小 孔经由一循环泵与外界的电解质溶液储槽相连通，使电解质可以循环，以 维持反应所需的电解质的浓度在一个较高恒定的值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电解质溶液选自 NaOH或KOH溶液。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述气体扩散电极是于 基底层上负载纳米级电催化剂层制成，具体为，基底为憎水化处理过的碳 纸或碳布；然后将催化剂和PTFE配成浆液，通过喷涂、刮涂制备到憎水化 处理的碳纸或碳布上；

阳极所采用的催化剂为选自铂、钯、或负载在炭黑上的铂或钯、负载 在碳纳米管或石墨上的铂黑或钯黑、铂黑或钯黑与过渡金属的合金、或铂 黑或钯黑与过渡金属氧化物WO₃或NiO₂的混合物；阳极催化剂的载量在 0.1-4mg/cm²；

阴极所采用的催化剂选自碳黑、活性碳、石墨、纳米管、碳纤维、或 者部分石墨化的炭黑，以及上述组分中的几种；阴极催化剂的载量在1-20 mg/cm²；催化剂层中PTFE的重量含量为20～60％。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：阳极催化剂的载量优选 为0.4-2mg/cm²，阴极催化剂的载量优选1-10mg/cm²；催化剂层中PTFE的 重量含量优选为25％～50％。