在一种新的方法中以不可携带的过氧化氢，电解槽（左）将水分成氢和氧气。氢原子最初在电解质材料（绿色）中形成，其将它们转移到介体材料（红色）中，然后将它们携带到一个单独的单元，其中介体与富氧水（蓝色）接触，其中氢气结合它以形成过氧化氢。然后，调解员再次返回开始循环。
过氧化氢，一种有用的通用消毒剂，在发达国家的大多数药物柜中被发现。但在发展中国家的远程村庄，它可以在健康和卫生方面发挥重要作用，它可能很难得到。
现在，在马萨诸塞州理工学院开发的过程可能导致简单，便宜的便携式设备，可以从空气，水和电力连续生产过氧化氢，为伤口，食物制备表面甚至甚至提供一种方法来生产一种方法。供水。
新方法是本周在joule杂志中的joule joule joule joule joule，Mit学生亚历山大·默里，萨拉格·威尔和麻木·施莱尔和麻省理工学院教授T. Alan Hatton和Yogesh Surendranath。
即使在低浓度下，过氧化氢也是一种有效的抗菌剂，并且在进行其灭菌功能后，它在普通水中分解为普通水，与其他药物如氯如氯，其可以从其生产和使用中留下不需要的副产物。
过氧化氢只是水，额外的氧原子粘在 - 它的H2O2，而不是H2O。额外的氧气相对松散地束缚，使其成为高度反应性的化学品渴望氧化周围的任何其他分子。它是如此随反，它可以用作火箭燃料，甚至35％的浓度需要非常特殊的处理和运输程序。用作家用消毒剂的那种通常仅为3％的过氧化氢和97％的水。
由于高浓度难以运输，而且低浓度，大多是水，船舶不经济，往往很难进入可能特别有用的地方，例如远程社区与未处理的水。（水供应细菌可以通过加入过氧化氢有效地控制。）因此，世界各地的许多研究群体一直在寻求开发某种形式的便携式过氧化氢生产设备的方法。
在工业化世界中生产的大多数过氧化氢在大型化学植物中制造，其中甲烷或天然气提供氢气来源，然后在高热下在催化过程中与氧气反应。该过程是能量密集型且不易缩放，需要大型设备和稳定的甲烷供应，因此它不会为较小的单位或远程位置提供自身。
“有一个越来越多的社区对可用氢过氧化氢感兴趣，”Surendranath说，“因为它的欣赏，这将真正满足在工业方面以及人类健康和卫生方面的需求。”
到目前为止开发的其他进程对于潜在的便携式系统具有关键限制。例如，大多数促进来自氢和氧的过氧化氢形成的大多数催化剂也制造大量的水，导致低浓度的所需产物。而且，涉及电解的过程，如这种新方法所做的那样，通常具有将产生的过氧化氢从该过程中使用的电解质材料分离出来的难度的时间，因此再次导致低效率。
Surendranath和该团队的其余部分通过将过程破坏到两个单独的步骤来解决问题。首先，使用电力（理想情况下，从太阳能电池或风车）用于将水分解为氢气和氧气，然后与“载体”分子反应氢。该分子 - 在这些初始实验中引入了一种称为蒽醌的化合物 - 然后将其引入单独的反应室中，其中含有从外部空气中取出的氧，并且一对氢原子与氧分子（O2）结合以形成氢气过氧化物。在该过程中，载体分子恢复到其原始状态，并重新返回到循环再次进行，因此这些材料都不会被消耗。
该过程可以解决众多挑战，通过制作清洁的水，急救治疗伤口和无菌食品制备表面，在目前稀缺或不可用的地方更具可用的挑战。
“即使在相当低的浓度下，你也可以用它来消毒微生物污染物和其他病原体的水，”Surendranath说。而且，他补充道，“在更高的浓度下，甚至可以使用甚至可以做出所谓的先进氧化，”其中与UV光的组合它可用于净化甚至强大的工业废物的水，例如采矿操作或液压压裂。
因此，例如，可以在褶皱或采矿部位附近设立便携式氢过氧化氢植物，并用于清理其流出物，然后在原始网站停止一次操作一旦操作停止就会移动到另一个位置。
在这个初始概念验证单元中，产生的过氧化氢浓度仍然很低，但Surendranath说，该系统的进一步工程应该导致能够产生更浓缩的输出。“这种方法之一是只是增加介质的浓度，幸运的是，我们的调解员已经以真正的高浓度用于流动电池，因此我们认为有能力增加这些浓度的路线，”他说。
“这是一个令人惊叹的过程，”他说，“因为你可以在本地提供丰富的事物，水，空气和电力，你可以使用它来制作这种重要的化学物质，以便真正清理它来实际清理环境和卫生和水质。“
“在没有电解质，盐，基础等的情况下在水中产生过氧化氢溶液的能力，所有这些都是威斯康星州大学化学教授Shannon Stahl表示，其中没有参与这项工作。Stahl补充说“获得H2O2的无盐水溶液具有广泛的实际应用意义。”
Stahl说“这项工作代表了”介导电解的创新应用“。介导的电化学提供了合并具有电化学的传统化学过程的方法，这是该概念的特别令人信服的演示。… 这个概念有很多潜在的应用。“
参考：Alexander T.Murray，Marcel Schreier，T. Alan Hatton and Yogesh Surencranath，2019年10月24日，“通过相转移催化通过相转移催化剂的电气过氧化氢催化剂。
10.1016 / J.Joule.2019.09.019
