北京工业大学陈戈团队ACS Sustainable Chem. Eng. | 脉冲电解“撬”动廉价碳材料工业级H₂O₂合成

背景：电化学合成过氧化氢（H₂O₂）被视为传统蒽醌法的可持续替代方案，但存在金属催化剂成本高、无金属碳材料在酸性环境下难以兼顾高电流密度与高法拉第效率（FE）的挑战。研究目的：北京工业大学陈戈团队提出脉冲电位电解（PPE）策略，以廉价氧化乙炔黑（O-AB）为模型催化剂，通过协同调控界面氧气传质与氢键水网络结构，旨在打破酸性2e⁻ ORR中电流密度与FE之间的“跷跷板效应”，实现工业级H₂O₂高效合成。结论：PPE策略通过周期性界面O₂刷新强化氧传质，并重构界面水分子结构（由线性2配位向刚性4配位转变），抑制析氢副反应（HER）。在0.5 A cm⁻²和1.0 A cm⁻²工业电流密度下，FE分别达92.2%和80.9%，面积活性达523.5 mg cm⁻² h⁻¹，质量活性达102.6 mol g⁻¹ h⁻¹。该研究摆脱传统材料改性思路，为酸性H₂O₂电合成的分布式工业化提供可扩展的工艺与机理范式，未来可结合模块化装置与机器学习实现智能优化。