用于生產白紙的木漿，醫(yī)院和食品生產設施中令人討厭的牙齒變色或消毒工作區(qū)域：由于其高度氧化和細胞毒性作用，過氧化氫被廣泛用作許多技術中的漂白劑和消毒劑地區(qū)，化妝品和醫(yī)療應用的生產。過氧化氫在氧化水處理中也已牢固確立。這里，在紫外線的影響下，過氧化氫形成羥基自由基：這些會破壞不易生物降解的有機分子。
在大多數情況下，過氧化氫在中央化學工廠中大規(guī)模生產，通常來自氧氣和氫氣以及由昂貴的鉑制成的催化劑。由于過氧化氫在高濃度溶液中會自然分解并爆炸，因此只能作為有害物質運輸，并采取嚴格的安全預防措施。這大大增加了運輸成本。
弗勞恩霍夫界面工程和生物技術研究所IGB開發(fā)并實施了一種新技術概念，其中過氧化氫是在局部產生的，并且基于電化學電池的需求，這意味著單獨用電 - 僅用空氣和水。由于能源政策的轉變，能源再生生產的電流供應出現了不均勻的峰值。因此，化學品的電解生產既具有成本效益，又代表 - 除了能量儲存 - 一種實際利用途徑，用于平衡電網供電的峰值。
在電解槽中靈活合成
該開發(fā)的核心是扁平電解槽。當電流流動時，水在陽極被氧化：產生質子并且pH值降低。同時，在陰極(氣體擴散電極)處還原大氣氧，其也用于例如燃料電池中。結果，質子被消耗并產生過氧化氫。
在第一個具有100平方厘米電極面積的演示器中，研究人員在提供純氧時，每升濃度超過400毫克過氧化氫; 當用環(huán)境空氣作為氧氣源操作時，獲得每升50毫克過氧化氫的濃度 - 能量需求為10千瓦時/千克H 2 O 2。Fraunhofer IGB集團經理Thomas Scherer博士總結道：“與此同時，我們進一步優(yōu)化了系統。在空氣運行時，我們能夠將產量從每升50毫克增加到1200毫克過氧化氫，從而達到相同的營業(yè)額就像使用純氧一樣。“
“我們的系統在不使用化學品的情況下工作。另外，我們生產的過氧化氫非常靈活。當沒有剩余電量時，我只需關掉電解槽，”Scherer說。“立即不需要的過氧化氫可以儲存在緩沖罐中并根據需要使用。”
模塊化和可擴展的原型
新的電解槽作為流通池運行。為了轉移到工業(yè)相關的規(guī)模，可以并聯或串聯連接其他電池。Scherer解釋了擴展的可能性：“單個電解槽也可以堆疊，例如在燃料電池堆中。這樣的裝置可以根據技術要求進行設計，并根據對過氧化氫的需求進行調整。”
對于其他特定應用的開發(fā)和優(yōu)化，可以修改工藝參數，并且可以輕松更換演示器中的子組件，例如氣體擴散電極。通過改變溫度，電流密度，體積流量和溶液的組成，例如pH值和溶液的濃度可以單獨調整。
經驗證的水凈化操作
在水處理領域已經成功地證明了過氧化氫的分散電解生成。在由歐盟資助的一個研究項目中，在一個處理步驟中，用局部產生的過氧化氫進行氧化處理，從垃圾滲濾液中吸附去除污染物。
接下來，研究人員計劃開發(fā)僅需要少量消耗的工業(yè)應用，例如食品工業(yè)中的植物和機器的衛(wèi)生或醫(yī)院表面的消毒。為此目的，研究人員仍在尋找感興趣的合作伙伴來推廣應用程序。
2016年5月30日至6月3日，研究人員將在慕尼黑IFAT展示該細胞。