加州大学圣地亚哥分校 研究人员开发过氧化氢生产方法的氢电池装置
学分:加州大学圣地亚哥分校 一组研究人员开发了一种便携式、更环保的方法来生产过氧化氢
它可以使医院按需以较低的成本自行供应消毒剂
这项工作由加州大学圣地亚哥分校、哥伦比亚大学、布鲁克海文国家实验室、卡尔加里大学和加州大学欧文分校合作完成，在《自然通讯》发表的一篇论文中有详细介绍
过氧化氢最近成为头条新闻，因为全国各地的研究人员和医疗中心一直在测试其净化N95口罩的可行性，以应对新冠肺炎大流行期间的短缺
虽然目前的结果很有希望，但一些研究人员担心这种化学物质的不良保质期会使这种净化工作成本高昂
主要问题是双氧水不稳定；甚至在瓶子打开之前，它就开始分解成水和氧气
一旦暴露在空气或光线下，它会更快地分解
加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授陈政说:“在它过期之前，你可能只有几个月的时间来使用它，所以你必须更频繁地订购一批来保持新鲜供应。”
“因为它分解得很快，运输和储存变得非常昂贵
" 陈和他的同事开发了一种快速、简单、廉价的方法，只需一个小烧瓶、空气、现成的电解液、催化剂和电力就可以在室内生成过氧化氢
陈说:“我们的目标是创造一种可以简单插上电源的便携式装置，这样医院，甚至家庭，就有办法按需产生过氧化氢。”
“不需要运输它，不需要储存它，也不需要在它过期之前匆忙使用它
这可以节省高达50%到70%的成本
" 另一个优点是该方法比工业过程毒性小
该方法基于一种化学反应，其中一个氧分子在酸性电解质溶液中与两个电子和两个质子结合产生过氧化氢
这种类型的反应被称为双电子氧还原反应，它是用户友好的，因为它可以根据需要产生所需浓度的稀释过氧化氢
“下一步，我们将开发适用于其他电解质溶液的电催化剂，以进一步扩大其应用范围，”加州大学圣地亚哥分校化学工程研究生乔万昌说
实现这一反应的关键是团队开发的特殊催化剂
它由部分氧化的碳纳米管组成，这意味着氧原子附着在表面
氧原子与三到四个钯原子的微小簇结合在一起
钯簇和氧原子之间的这些键使得反应能够以高选择性和高活性进行，这是由于其在反应过程中关键中间体的最佳结合能
哥伦比亚大学化学工程教授陈说:“氧修饰的钯簇与碳纳米管上含氧官能团的配位是提高其催化性能的关键
" 该团队最初开发这种方法是为了使电池回收过程更加环保
过氧化氢是用来从废旧锂离子电池中提取和回收铜、镍、钴和镁等金属的化学物质之一
同样，它也使碳氢化合物分子的活化更加有效，这是许多工业化学过程中的一个关键步骤
“我们在这个项目上已经工作了大约一年半
就在我们结束工作的时候，COVID-19大流行爆发了，”陈说
看到关于使用过氧化氢蒸汽对N95口罩进行消毒以便再次使用的新闻报道，促使该团队转向
他说:“我们看到，更迫切需要努力帮助那些在照顾新冠状病毒患者时可能没有足够保护的卫生保健工作者。”
这项工作正处于概念验证阶段
展望未来，该团队将致力于优化和扩大该方法在医院的潜在用途
陈说，未来的研究包括修改方法，使其可以使用中性电解质(基本上是盐溶液)而不是酸性电解质，这将更好地用于家庭和临床应用
这项持续工作的一部分目前得到了加州大学圣地亚哥分校可持续能源中心的支持
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