Исследование влияния текстуры газодиффузионных электродов на основе ацетиленовой сажи А 437-Э на эффективность электросинтеза Н2О2 из О2
В.Л. КОРНИЕНКО1, Г.А. КОЛЯГИН1, Г.В. КОРНИЕНКО1,2, В.А. ПАРФЕНОВ1, А.С. АШИХИН2
1Институт химии и химической технологии Сибирского отделения РАН, Красноярск, Россия kvl@icct.ru 2Сибирский государственный университет науки и технологий им. Академика М. Ф. Решетнева, Красноярск, Россия kornienko@icct.ru
Ключевые слова: электросинтез, пероксид водорода, текстура газодиффузионных электродов, селективность процесса, выход по току, electrosynthesis, hydrogen peroxide, texture of gas diffusion electrodes, process selectivity, current efficiency
Страницы: 519-525
Аннотация
Исследовано влияние текстурных характеристик газодиффузионных электродов (ГДЭ) на основе ацетиленовой сажи А 437-Э на эффективность процесса электросинтеза Н2О2 из О2 в кислом растворе. Определены текстурные характеристики исходного материала А 437-Э и его смесей с гидрофобизатором фторопластом-4Д (Ф-4Д) методом низкотемпературной адсорбции азота (НТАА). Рассчитаны константы скорости разложения пероксида водорода Kхим на этих материалах в кислом растворе. Исследована зависимость электрохимической активности ГДЭ от количественного содержания Ф-4Д в рабочем слое и определена селективность процесса γ. Установлено, что текстура рабочего слоя ГДЭ играет большую роль в формировании высокоразвитой поверхности трехфазного контакта и определяет эффективность удаления целевого продукта из порового объема электрода. Лучшие показатели достигнуты в случае электродов с малым содержанием гидрофобизатора при сравнительно высокой гидрофильной пористости. Незначительная микропористость композитов рабочих слоев обеспечивает малые потери целевого продукта за счет гетерогенного разложения и его эффективное удаление из электрода. Получены данные по кинетике накопления пероксида водорода в процессе электросинтеза из О2 в кислом растворе при плотности тока 150 мА/см2 в ГДЭ с различным содержанием Ф-4Д. В ГДЭ с 5 мас. % Ф-4Д за 5.5 ч препаративного электросинтеза получен кислый раствор пероксида водорода с концентрацией 2.43 моль/л с выходом по току 76 % и селективностью процесса 0.69.
DOI: 10.15372/KhUR20170506 |