汪淏田/Jong Hyeok Park JACS：无阴离子交换膜电解槽实现稳定氧还原产H₂O₂

该研究针对传统阴离子交换膜（AEM）在电合成过氧化氢（H₂O₂）过程中化学与机械稳定性差的问题，提出了一种界面微环境工程策略，设计出无需AEM的多孔固态电解质（PSE）反应器。研究背景在于AEM在高浓度H₂O₂环境下的降解导致系统不稳定。研究目的是通过反应器构型创新实现高效、稳定的H₂O₂电合成。通过在阴极催化剂与阳离子交换树脂层之间引入约216 μm厚的阴离子交换树脂晶片，结合气体流道优化，在200 mA cm⁻²电流密度下，H₂O₂法拉第效率达95.3%，且产出浓度可达13.7 wt%。在添加K⁺辅助下，无AEM反应器实现了超过一个月（624小时）的连续稳定运行，平均法拉第效率约82.0%，远优于传统AEM反应器约18天后出现灾难性电压突增的表现。结论表明，该策略通过界面微环境调控有效抑制了析氢副反应并维持了气-液-固三相界面，且该无AEM反应器概念在CO₂电还原制甲酸体系中同样得到验证，展现出广泛的适用性。