Procesna intenzifikacija kontinuirne sinteze vodikovega peroksida visoke čistosti z uporabo elektrokatalitskega mikroreaktorja

Vsestranska uporabnost vodikovega peroksida (H2O2) kot kemikalije za široko potrošnjo narekuje njegovo hitro naraščajočo industrijsko proizvodnjo. Vodikov peroksid trenutno pridobivajo z antrakinonskim postopkom, ki je energijsko zelo intenziven in netrajnostno naravnan, ter temelji na uporabi paladija kot plemenite kovine. Zato zelo intenzivno iščejo alternativne zelene, poceni in energijsko nezahtevne metode. Med najprivlačnejše zagotovo sodijo elektrokatalitični procesi, ki izkoriščajo katodno redukcijo molekularnega kisika (O2). Namen predlaganega projekta je razvoj metode za proizvodnjo zelo čistega in zelenega vodikovega peroksida v mikrostrukturirani napravi z vključitvijo naprednih katalizatorjev, intenzifikacije procesov, miniaturizacije, elektrokemije in analitike. Skrb za varstvo okolja in posledično tudi zakonodaja bosta v prihodnjih letih še povečala povpraševanje po H2O2. Zato je še posebej privlačna ideja decentralizirane trajnostne, okoljsko sprejemljive, elektrokemične proizvodnje H2O2 na mestu končneg auporabnika. Pred kratkim odkrito elektrokemijsko sintezo vodikovega peroksida, katalizirano s kovinami na točkovno N-dopiranem ogljiku, bomo uporabili kot izhodišče za načrtovanje in izvedbo elektro-katalitskege mikroreaktorja za proizvodnjo zelo čistega, "zelenega" H2O2. Cilji predlaganega projekta so: 1. Priprava, karakterizacija in testiranje ogljikovih in grafenskih (ter tudi nekaterih drugih) materialov z dopiranim ogljikom, kot obetavnih in poceni dvoelektronskih katalizatorjev za katodno redukcijo kisika z visoko elektrokatalitično aktivnostjo. 2. Razvoj elektro-katalitskega mikroreaktorja med dvema ploščama, prevlečenima s katalizatorjem. 3. Načrtovanje in optimizacija pretočnega mikrosistema na osnovi modeliranja in prenos v industrijsko okolje z uporabo koncepta povečevalni efekt/povečanje osnovnih enot. 4. Razvoj učinkovite analize H2O2 in njegove stabilizacije. Naš predlog je namenjen zasnovi popolnoma nove, revolucionarne proizvodnje H2O2 visoke čistosti na osnovi mikroreaktorske tehnologije z namenom zadovoljiti potrebe končnega uporabnika, kot so čiste, razredčene raztopine H2O2 za farmacevtsko, medicinsko in kozmetično uporabo ter za čiščenje vode. Elektrokemična proizvodnja H2O2 v mikrofluidnem sistemu je ustrezen primer širšega trenda, ki bo preoblikoval kemično industrijo v prihodnosti. Verjamemo, da je predlagani projekt zelo pomemben glede na pričakovane sodobne industrijske trende v prihodnjih letih.