研究の第一著者、レジン・リー氏。写真提供：RUB、マルカード
水は入手しやすいため、水素製造の最も有用な出発物質と考えられています。理想的には、水を水素に変換すると、2 番目の有用な物質である過酸化水素が生成されます。これは、消毒剤の製造など、多くの産業分野で必要とされます。
特別な反応条件が必要となる。 過酸化水素 水の分解から炭酸塩の存在が有益であることは知られていました。しかし、なぜそうなるのかは不明でした。ドイツのルール大学ボーフムの研究チームが、その背後にあるメカニズムを解明しました。
ボーフムのルール大学電気化学センターのレジン・リー博士、カーラ・サンタナ・サントス博士、ヴォルフガング・シューマン教授が率いるグループは、 結果 国際化学ジャーナル。
一石二鳥
「過酸化水素は、必ずしも環境に無害ではない複雑なプロセスを使用して製造する必要がある貴重な化学物質です」とシューマン氏は言う。
水の電気分解によってこの物質を大量に得ることができれば有益だろう。この方法ではエネルギーキャリアである水素も生成される。「しかし、これは熱力学的に複雑です」と、Lejing Li 氏は説明する。これは、酸素の生成が、いわばエネルギー的にはより単純だからである。
しかし、炭酸緩衝剤を溶液に加えると状況は変わります。これは 炭酸 （H2CO3）は陽子（H+）を放出し、炭酸水素（HCO3-）となり、さらに反応して 二酸化炭素 （CO2）。このような緩衝液は溶液の pH 値を安定に保つのに役立ちます。ただし、反応溶液内の条件はどこでも同じではありません。
の変換 水 水素と酸素の反応は、電圧が印加された2つの電極の表面で起こる。負に帯電すると 電子 移動すると同時に、正に帯電したプロトンが放出されます。プロトンは電極のすぐ近くの pH 値を変化させますが、溶液内の離れた場所では pH 値は安定したままです。
局所pH値測定
ボッフムの研究チームは独自に開発した方法を用いて、さまざまな反応条件下で電極のすぐ近くの pH 値を測定し、電極の近くに炭酸水素塩が大量にある場合に過酸化水素が優先的に生成されることを明らかにしました。これらの条件下では、不要な酸素の生成を防ぐ中間反応生成物が形成されます。
「これらの結果は、一見抽象的な基礎研究のように聞こえる」とリー氏は言う。「しかし、水素と水素の生成は、 過酸化物 非常に重要です。プロセスを正確に理解して初めて、プロセスを改善できるのです。」
詳しくは：
Lejing Li 他「炭酸塩系電解質における陽極酸化 H2O2 生成 – 走査型電気化学顕微鏡によるメカニズムの洞察」、Angewandte Chemie International Edition (2024)。 DOI: 10.1002/anie.202406543
によって提供された
ルール大学ボーフム
引用: 水の電気分解中に過酸化水素の生成を最大化する (2024 年 7 月 22 日) 2024 年 7 月 22 日に https://phys.org/news/2024-07-maximizing-hydrogen-peroxide-formation-electrolysis.html から取得
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#水の電気分解中に過酸化水素の生成を最大化する
2024-07-22 14:18:03