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A long-term-stable continuous flow electrochemical ozone generator with high current efficiency
Sustainable Energy & Fuels ( IF 5.0 ) Pub Date : 2023-04-13 , DOI: 10.1039/d3se00258f Xi Wang 1 , Dandan Wu 1, 2 , Xu Wu 1
Sustainable Energy & Fuels ( IF 5.0 ) Pub Date : 2023-04-13 , DOI: 10.1039/d3se00258f Xi Wang 1 , Dandan Wu 1, 2 , Xu Wu 1
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Renewable-energy-powered electrochemical ozone production (EOP) by water splitting is an eco-friendly and promising technology. An ozone generator with long-term stable operation, high ozone output, and low production energy is therefore desired. Herein, an electrolyser based on a polymer electrolyte membrane and assisted by a high-performance advanced nano PbO2 gas diffusion electrode was investigated. In this work, by comparing the catalyst supports of the PbO2 gas diffusion electrode and adjusting the catalyst polymeric binders and catalyst loading content, O3 formation with up to 20% current efficiency was achieved at a cell potential of 3.2 V with 150 mA cm−2 partial current density for O3 generation. The electrolyser with a nano PbO2 anode has extremely high stability for 500 hours at 300 mA cm−2 with 23% current efficiency for O3 generation. This work shows the great potential of nano PbO2 membrane electrodes for electrochemical ozone production by water splitting in a full-cell. The strategy sheds light on the possibility of scale-up from the lab scale to industrial production and further development of ozone generators aiming towards commercialization.
中文翻译：
一种长期稳定、连续流动的高电流效率电化学臭氧发生器
通过水分解产生可再生能源电化学臭氧 (EOP) 是一种环保且有前途的技术。因此需要一种能够长期稳定运行、臭氧产量高、生产能耗低的臭氧发生器。在此，研究了一种基于聚合物电解质膜并辅以高性能先进纳米 PbO 2气体扩散电极的电解槽。在这项工作中，通过比较 PbO 2气体扩散电极的催化剂载体并调整催化剂聚合物粘合剂和催化剂负载量，在 3.2 V 和 150 mA cm 的电池电位下实现了电流效率高达 20% 的O 3形成-2 O 3的部分电流密度一代。具有纳米 PbO 2阳极的电解槽在 300 mA cm -2下具有 500 小时的极高稳定性，产生 O 3的电流效率为 23%。这项工作显示了纳米 PbO 2膜电极在全电池中通过水分解产生电化学臭氧的巨大潜力。该战略阐明了从实验室规模扩大到工业生产以及进一步开发臭氧发生器以实现商业化的可能性。
更新日期：2023-04-13
中文翻译：
一种长期稳定、连续流动的高电流效率电化学臭氧发生器
通过水分解产生可再生能源电化学臭氧 (EOP) 是一种环保且有前途的技术。因此需要一种能够长期稳定运行、臭氧产量高、生产能耗低的臭氧发生器。在此，研究了一种基于聚合物电解质膜并辅以高性能先进纳米 PbO 2气体扩散电极的电解槽。在这项工作中，通过比较 PbO 2气体扩散电极的催化剂载体并调整催化剂聚合物粘合剂和催化剂负载量，在 3.2 V 和 150 mA cm 的电池电位下实现了电流效率高达 20% 的O 3形成-2 O 3的部分电流密度一代。具有纳米 PbO 2阳极的电解槽在 300 mA cm -2下具有 500 小时的极高稳定性，产生 O 3的电流效率为 23%。这项工作显示了纳米 PbO 2膜电极在全电池中通过水分解产生电化学臭氧的巨大潜力。该战略阐明了从实验室规模扩大到工业生产以及进一步开发臭氧发生器以实现商业化的可能性。
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