研究内容

在过去的几十年里，直接盐水(海水)电解是一种公认的产生活性氯的系统，用于氯化物介导的电合成、环境修复和杀菌。然而，传统的直接盐水电解系统由于电池电压高，能耗大，极大地限制了其实际应用。

西北农林科技大学王建龙和北京大学郭少军 报道了一种用于活性氯和H 2 的节能共电合成的酸性-盐水混合电解系统。与直接盐水电解系统(2.20 V)相比，该系统只需要1.59 V的低电池电压就可以达到10 mA cm -2 ，能耗降低27.7%。这种酸盐混合电解系统可以扩展到实现节能和可持续的海水电解。系统中的酸化海水可以绝对避免海水电解系统中Ca/Mg基沉积物的形成。作者进一步证明，该系统在半流模式下可以实现用于杀菌和豌豆芽生产的活性氯的实时制备。相关工作以“ Energy-Efficient Electrosynthesis of High Value-Added Active Chlorine Coupled with H 2 Generation from Direct Seawater Electrolysis through Decoupling Electrolytes ”为题发表在国际著名期刊 Angewandte Chemie International Edition 上。

研究要点

要点1. 作者将酸性HER与盐水COR偶联实现了低能耗同时生产AC消毒剂和H 2 。除了酸性HER比盐水HER的热力学势更低和盐水COR比盐水OER的动力学更快这两个主要理论基础外，值得注意的是，该系统中COR过程中的酸化阳极电解液将进一步降低OER和COR的E 0 差，避免海水电解系统中总是形成的Ca/Mg基沉积物的形成。。

要点2. 作者成功地制备了ASE和包含海水的ASE系统，实现HClO和H 2 的节能共电合成。进一步建立了半流模式的ASE系统，以便实时制备AC。证明了制备的HClO对大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的高灭活效率。初步发现所产生的HClO也能在一定程度上控制表面大肠菌群数量，促进豌豆芽的生长。

研究图文

图1. 基于TiRu/Ti的ASE系统的原理图和设计原理。

图2. TiRu/Ti驱动SE系统的性能评价。

图3. TiRu/Ti驱动ASE系统的性能评价。

图4. 引入天然海水的ASE系统的性能评估。

文献详情

Energy-Efficient Electrosynthesis of High Value-Added Active Chlorine Coupled with H 2 Generation from Direct Seawater Electrolysis through Decoupling Electrolytes

Wenxin Zhu, Ziyi Wei, Yiyue Ma, Meirong Ren, Xue Fu, Min Li, Chunling Zhang, Jianlong Wang,* Shaojun Guo*

Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202319798

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