[发明专利]用于生产干燥过氧化氢的电解装置和方法

说明书

本公开提供并且包括用于生产干燥过氧化氢(DHP)的电催化装置和方法，所述干燥过氧化氢是过氧化氢的非水合气态形式。

技术领域

本发明涉及用于生产干燥过氧化氢(DHP)气体的方法和装置。更特定地说，本发明涉及经由电催化工艺产生DHP气体的新架构。这种产生DHP的新方法由于极大地提高了效率、低功率需求和可扩展性而提供DHP气体的新应用。

背景技术

多个美国专利描述了干燥过氧化氢(DHP)气体。2009年2月12日公布的美国专利公布第US 2009/0041617号(“'617公布”)首次描述了DHP。因为光催化剂可在通过具有足够能量的紫外光活化时自吸附水产生羟基，所以已证明光催化剂用于DHP生产中，以用于在气相中施加时释放至环境中。在开发如下文所论述的DHP产生装置前，光催化应用集中于产生含有诸多不同反应性化学物种(包括过氧化氢)的等离子体。因为光催化等离子体中的大部分化学物种与过氧化氢反应，所以其借助于破坏过氧化氢的反应来抑制过氧化氢气体的生产。此外，引入等离子体中的任何有机气体均通过与过氧化氢的直接反应和通过其氧化产物与过氧化氢的反应来抑制生产过氧化氢。DHP装置不同于传统光催化反应器之处在于将DHP从等离子体去除且导引离开装置。

'617公布公开了使用环境气流通过透气性催化剂涂布网(称为“帆”)来光催化生产DHP。在操作下，吸收在特定催化剂限定的波长下的光子于催化剂表面产生称为“等离子体”的反应性离子化区域。等离子体由正离子和自由电子以及羟基、氢氧离子、超氧化物、臭氧离子、过氧化氢和氢离子组成。这些组分在受照射的催化剂的表面由环境空气中存在的氧气和水当场制备。通过使环境空气流动通过透气性基板，将等离子体的组分去除且导引离开催化表面。因此，气流在反应性物种可能耗尽前去除反应性物种。离开装置时，几乎所有的反应性物种均耗尽或降解，从而使相对稳定的过氧化氢在装置外部区域中存留和积聚。

先前对这些等离子体的认识引起各种光催化空气净化装置的开发，所述空气净化装置被设计用于使存在于气流中的杂质和污染物与等离子体反应，这种光催化空气净化器的实例包括描述于以下的那些实例：2011年8月2日颁予Fink等人的美国专利第7,988,923号；2016年3月15日颁予Fink等人的美国专利第9,283,295号；2005年9月1日公布的Uslenghi等人的美国专利公布第2005/0191205号；1999年8月3日颁予Goswami的美国专利第5,933,702号；2014年2月25日颁予Burnett的美国专利第8,658,101号；和1999年9月7日颁予Fujishima等人的美国专利第5,948,355号。现有技术的光催化装置被设计用于在受污染的空气穿过时氧化壳体内部的催化表面上的污染物。