Podrobno

A parallel-plate electrochemical microreactor for the continuous production of hydrogen peroxide
ID Apostolova, Desislava (Avtor), ID Bardarov, Ivo (Avtor), ID Tjell, Anders Ø. (Avtor), ID Gričar, Ema (Avtor), ID Starin, Mark (Avtor), ID Farinazzo Bergamo Dias Martins, Pedro (Avtor), ID Nosan, Miha (Avtor), ID Mayr, T. (Avtor), ID Strmčnik, Dušan (Avtor), ID Plazl, Igor (Avtor), ID Genorio, Boštjan (Avtor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (5,18 MB)
MD5: E533C715F21D0F996931A919E78D43F2
URLURL - Izvorni URL, za dostop obiščite https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894725111455 Povezava se odpre v novem oknu

Izvleček
This study presents a comprehensive evaluation of a microfluidic electrochemical system for the controlled generation and detection of hydrogen peroxide (H$_2$O$_2$). The integrated microreactor with a three-electrode configuration in combination with optical sensors enabled real-time monitoring of dissolved oxygen and H$_2$O$_2$ concentrations during chronoamperometric operation. Glassy carbon (GC) electrodes exhibited high selectivity toward the two-electron oxygen reduction reaction (2e$^−$ ORR), a key requirement for efficient H$_2$O$_2$ electrosynthesis. Cyclic voltammetry (CV), rotating ring-disk electrode (RRDE) analyses and electrochemical testing in real system identified 0.4 V vs. RHE as the optimal working potential. Flow rate experiments revealed a decline in H$_2$O$_2$ production with increasing flow rates, consistent with electrical charge measurements and oxygen consumption data. A mathematical model, validated with experimental data, reliably predicted H$_2$O$_2$ outlet concentration as a function of flow rate (residence time). The model captured the interplay between mass transport and surface electrocatalytic reactions and enabled the identification of an optimal operating window (25–50 μL min$^{−1}$), supporting model-based reaction optimization. Post-experiment surface characterization using SEM-EDS, XPS, and μ-FTIR revealed increased oxygen-containing functional groups on the GC working electrode, indicating surface oxidation that may enhance catalytic performance. Overall, this system offers a scalable, sustainable platform for on-demand H$_2$O$_2$ production, supporting cleaner, decentralized electrochemical synthesis with reduced environmental impact and greater adaptability for modern industrial applications.

Jezik:Angleški jezik
Ključne besede:electrosynthesis, hydrogen peroxide, two-electron oxygen reduction reaction, carbon electrocatalysts, electrochemical microreactor, continuous flow microreactor
Vrsta gradiva:Članek v reviji
Tipologija:1.01 - Izvirni znanstveni članek
Organizacija:FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
Status publikacije:Objavljeno
Različica publikacije:Objavljena publikacija
Leto izida:2025
Št. strani:11 str.
Številčenje:Vol. 525, art. 170301
PID:20.500.12556/RUL-175775 Povezava se odpre v novem oknu
UDK:661.491.087
ISSN pri članku:1385-8947
DOI:10.1016/j.cej.2025.170301 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:256282115 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:07.11.2025
Število ogledov:133
Število prenosov:37
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Gradivo je del revije

Naslov:Chemical engineering journal
Skrajšan naslov:Chem. eng. j.
Založnik:Elsevier Sequoia
ISSN:1385-8947
COBISS.SI-ID:2110998 Povezava se odpre v novem oknu

Licence

Licenca:CC BY-NC 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva-Nekomercialno 4.0 Mednarodna
Povezava:http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/deed.sl
Opis:Licenca Creative Commons, ki prepoveduje komercialno uporabo, vendar uporabniki ne rabijo upravljati materialnih avtorskih pravic na izpeljanih delih z enako licenco.

Sekundarni jezik

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:elektrosinteza, vodikov peroksid, dvoelektronska reakcija redukcije kisika, ogljikovi elektrokatalizatorji, elektrokemijski mikroreaktor, pretočni mikroreaktor

Projekti

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:P2-0423-2022
Naslov:Sodobni akumulatorji kot podpora zelenemu prehodu in elektromobilnosti

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:P1-0447-2024
Naslov:N-DAD - Neporušna analitika in diagnostika

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:J7-4636-2022
Naslov:Temeljno razumevanje reakcije tvorbe vodika za novo generacijo elektrokatalizatorjev na osnovi niklja v alkalni in kloralkalni elektrolizi

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:J2-50086-2023
Naslov:Nanofibrilarne celulozne membrane v mikrobnih gorivnih celicah: razvoj materialov za trajnostne aplikacije z visoko dodano vrednostjo

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:J7-50227-2024
Naslov:Izboljšava učinkovitosti sistemov za pretvorbo in shranjevanje energije s pomočjo 2D modificiranih elektrokemijskih faznih mej

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:J2-60044-2025
Naslov:Računalniško podprto okolje za sistematično sintezo, načrtovanje in vključevanje pretočne kemije in mikroprocesov v trajnostne proizvodne sisteme, ciljano na Moč-do-X

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:L2-3161-2021
Naslov:Procesna intenzifikacija kontinuirne sinteze vodikovega peroksida visoke čistosti z uporabo elektrokatalitskega mikroreaktorja

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:N2-0298-2023
Naslov:Interakcije okoljsko relevantne mikroplastike in biotskih površin v vodnem okolju

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:I0-0022-2022
Naslov:Mreža raziskovalnih infrastrukturnih centrov Univerze v Ljubljani (MRIC UL)

Financer:EC - European Commission
Številka projekta:101160108
Naslov:Twinning for Building Excellence and Innovative Solutions in Flow Catalysis
Akronim:FLOWCAT

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj