在全球 “雙碳" 目標(biāo)與可持續(xù)發(fā)展理念的推動(dòng)下，化學(xué)工業(yè)正經(jīng)歷從 “高污染、高能耗" 向 “綠色化、低碳化" 的深刻轉(zhuǎn)型。其中，雙氧水（H?O?）作為一種高效、清潔的氧化劑，在化工合成、污水處理、紙漿漂白、醫(yī)療消毒等領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)蒽醌法生產(chǎn)雙氧水的工藝長(zhǎng)期依賴(lài)有機(jī)溶劑與重金屬催化劑，不僅流程復(fù)雜、能耗高昂，還伴隨大量 “三廢" 排放，與綠色發(fā)展的時(shí)代需求相悖。在此背景下，電合成雙氧水技術(shù)憑借其環(huán)保屬性與創(chuàng)新潛力，正逐步開(kāi)啟綠色氧化的全新時(shí)代。

一、綠色基因：從源頭重構(gòu)雙氧水生產(chǎn)模式

    電合成雙氧水技術(shù)的 “綠色" 核心，傳統(tǒng)蒽醌法以烷基蒽醌為載體，通過(guò)氫氣還原、氧氣氧化、萃取提純等多步反應(yīng)生成雙氧水，整個(gè)過(guò)程需消耗大量有機(jī)溶劑（如重芳烴、磷酸三辛酯）和能源，且蒽醌降解產(chǎn)物與廢溶劑的處理一直是行業(yè)難題。而電合成技術(shù)僅以水、氧氣和電能為核心原料，通過(guò)電化學(xué)裝置中陰極的雙電子氧還原反應(yīng)（2e?-ORR）直接生成 H?O?，反應(yīng)式可簡(jiǎn)化為：O? + 2H? + 2e? → H?O?。

     這一過(guò)程的綠色優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在三個(gè)層面：

    原料清潔化：氧氣可直接取自空氣，水是地球上豐富的資源，無(wú)需依賴(lài)復(fù)雜化工原料；

     能源低碳化：若與光伏、風(fēng)電等可再生能源耦合，可實(shí)現(xiàn) “綠電→綠氫→綠雙氧水" 的全鏈條低碳生產(chǎn)，從根本上降低化工行業(yè)的碳足跡。

     正如聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署在《綠色化學(xué)技術(shù)報(bào)告》中指出：“電合成技術(shù)通過(guò)電子轉(zhuǎn)移替代傳統(tǒng)化學(xué)氧化還原試劑，正在重新定義清潔生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。"

二、技術(shù)突破：從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵跨越

    電合成雙氧水技術(shù)的發(fā)展并非一蹴而就，其從理論構(gòu)想走向?qū)嶋H應(yīng)用，離不開(kāi)三大核心技術(shù)的突破：

1. 催化劑：提升反應(yīng)效率的 “心臟"

     催化劑是電合成反應(yīng)的核心，其性能直接決定雙氧水的生成速率、選擇性和穩(wěn)定性。早期研究中，貴金屬（如鉑、鈀）雖活性較高，但易導(dǎo)致氧氣發(fā)生四電子還原生成水（選擇性不足 30%），且成本高昂。近年來(lái)，碳基催化劑的創(chuàng)新改變了這一局面：

     氮、硫、磷等雜原子摻雜的碳材料（如 N-CNTs）通過(guò)調(diào)控電子結(jié)構(gòu)，使雙氧水選擇性提升至 90% 以上；

     單原子催化劑（如 Fe-N-C）憑借原子級(jí)分散的活性位點(diǎn)，在電流密度 100 mA/cm2 下仍能穩(wěn)定運(yùn)行數(shù)千小時(shí)，解決了傳統(tǒng)催化劑壽命短的問(wèn)題；

     金屬有機(jī)框架（MOFs）衍生碳材料則通過(guò)可控的孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，強(qiáng)化了氧氣傳質(zhì)效率，進(jìn)一步提升了反應(yīng)速率。

2. 反應(yīng)器：實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)的 “骨架"

    實(shí)驗(yàn)室中的 H 型電解池難以滿足工業(yè)化需求，新型反應(yīng)器的設(shè)計(jì)是技術(shù)落地的關(guān)鍵。目前，流動(dòng)電解池和膜電極組件（MEA） 成為研究熱點(diǎn)：

    流動(dòng)電解池通過(guò)泵體驅(qū)動(dòng)電解液高速流過(guò)電極表面，強(qiáng)化了氣（氧氣）- 液（電解液）- 固（電極）三相界面的傳質(zhì)，使雙氧水產(chǎn)量較靜態(tài)體系提升 5-10 倍；

     MEA 結(jié)構(gòu)將催化劑直接涂覆在離子交換膜兩側(cè)，減少了離子傳輸阻力，在低電壓下即可實(shí)現(xiàn)高電流密度（如 200 mA/cm2），單位能耗降至傳統(tǒng)工藝的 60% 以下。

3. 系統(tǒng)集成：拓展應(yīng)用場(chǎng)景的 “神經(jīng)網(wǎng)"

    電合成系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)使其具備強(qiáng)的場(chǎng)景適配性：

    小型化裝置可集成光伏板與儲(chǔ)能模塊，在偏遠(yuǎn)地區(qū)實(shí)現(xiàn)雙氧水的現(xiàn)場(chǎng)制備，解決傳統(tǒng)運(yùn)輸中雙氧水易分解的難題；

    大型工業(yè)化系統(tǒng)可與工業(yè)廢水處理廠聯(lián)動(dòng)，“即產(chǎn)即用" 的雙氧水直接參與氧化反應(yīng)，省去存儲(chǔ)和運(yùn)輸成本；

    海水電合成技術(shù)則利用海水作為電解液，在淡化海水的同時(shí)生產(chǎn)雙氧水，實(shí)現(xiàn)資源的協(xié)同利用。

三、時(shí)代價(jià)值：重塑行業(yè)格局的綠色引擎

    電合成雙氧水技術(shù)的成熟，正在多個(gè)領(lǐng)域引發(fā)連鎖反應(yīng)，推動(dòng)綠色氧化時(shí)代的加速到來(lái)：

     在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，該技術(shù)為污水深度處理提供了新思路。傳統(tǒng)污水處理中，雙氧水需從工廠運(yùn)輸至處理現(xiàn)場(chǎng)，不僅成本高，還存在泄漏風(fēng)險(xiǎn)。而電合成裝置可直接安裝在污水處理廠，根據(jù)水質(zhì)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)雙氧水濃度，與紫外光、鐵離子等聯(lián)用產(chǎn)生羥基自由基（?OH），對(duì)農(nóng)藥殘留、抗生素等難降解污染物的去除率達(dá) 99% 以上，且運(yùn)行成本降低 40%。

      在精細(xì)化工領(lǐng)域，電合成雙氧水的 “溫和氧化" 特性備受青睞。例如，在環(huán)氧丙烷生產(chǎn)中，傳統(tǒng)工藝以氯氣為氧化劑，會(huì)產(chǎn)生大量氯化鈣廢渣；而以電合成雙氧水為氧化劑的工藝，僅生成水和環(huán)氧丙烷，原子利用率接近 100%，目前已在歐洲實(shí)現(xiàn)萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)化應(yīng)用。

     在農(nóng)業(yè)與公共衛(wèi)生領(lǐng)域，便攜式電合成裝置的應(yīng)用場(chǎng)景不斷拓展。非洲部分地區(qū)通過(guò)太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的小型設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)制備低濃度雙氧水用于飲用水消毒和農(nóng)作物病害防治，有效降低了霍亂等疾病的發(fā)病率；在突發(fā)公共衛(wèi)生事件中，該技術(shù)可快速提供消毒劑，解決應(yīng)急物資短缺問(wèn)題。

四、未來(lái)展望：挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存

     盡管電合成雙氧水技術(shù)已展現(xiàn)出巨大潛力，但其大規(guī)模應(yīng)用仍面臨挑戰(zhàn)：催化劑的規(guī)模化制備成本仍需降低，高濃度雙氧水（如 50% 以上）的電合成技術(shù)尚未成熟，長(zhǎng)期運(yùn)行中電極的穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提升。

     不過(guò)，隨著材料科學(xué)、電化學(xué)工程與可再生能源技術(shù)的深度融合，這些問(wèn)題正逐步得到解決。有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到 2030 年，電合成雙氧水有望占據(jù)全球雙氧水市場(chǎng)的 30% 以上，為化工行業(yè)減少碳排放超 1 億噸。

     從蒽醌法的 “棕色時(shí)代" 到電合成的 “綠色時(shí)代"，雙氧水生產(chǎn)技術(shù)的迭代不僅是工藝的革新，更是人類(lèi)對(duì) “與自然和諧共生" 發(fā)展理念的實(shí)踐。電合成雙氧水技術(shù)的崛起，正以 “氧化" 之名，為全球綠色轉(zhuǎn)型注入源源不斷的動(dòng)力。

產(chǎn)品展示

      SSC-PECRS電催化連續(xù)流反應(yīng)系統(tǒng)主要用于電催化反應(yīng)和光電催化劑的性能評(píng)價(jià)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)流和循環(huán)連續(xù)流實(shí)驗(yàn)，配置反應(yīng)液體控溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主要用于光電催化CO2還原反應(yīng)全自動(dòng)在線檢測(cè)系統(tǒng)分析，光電催化、N2催化還原，電催化分析、燃料電池、電解水等。

      SSC-PECRS電催化連續(xù)流反應(yīng)系統(tǒng)將氣路液路系統(tǒng)、光電催化反應(yīng)池、在線檢測(cè)設(shè)備等進(jìn)行智能化、微型化、模塊化設(shè)計(jì)并集成為一套裝置，通過(guò)兩路氣路和兩路液路的不同組合實(shí)現(xiàn)電催化分析，并采用在線檢測(cè)體系對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行定性定量分析。可以適配市面上多數(shù)相關(guān)的電解池，也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求定制修改各種電催化池。