[发明专利]一种可切换生产过氧化氢或氢气的双阴极电解槽

权利要求书

1.一种可切换生产过氧化氢或氢气的双阴极电解槽，其特征在于：包括阳极和双阴极，所述阳极设置在槽壁上；所述阳极包括氧化物单晶片和导电玻璃，所述氧化物单晶片负载在导电玻璃的导电膜上；所述双阴极包括第一阴极和第二阴极，其中第一阴极包括碳基材料及多孔道载体，第二阴极为镍基材料；双阴极采用程序控制进行切换，使第一阴极或第二阴极有且仅有一个处于工作状态。

2.如权利要求1所述的一种可切换生产过氧化氢或氢气的双阴极电解槽，其特征在于：在生产时，若目标产物仅为过氧化氢，切换至第一阴极，并通入氧气，在阳极室生成过氧化氢，同时在阴极室也生成过氧化氢；若目标产物包含氢气，切换至第二阴极，在阳极室生成过氧化氢，同时阴极室生成所需氢气。

3.如权利要求1所述的一种可切换生产过氧化氢或氢气的双阴极电解槽，其特征在于：所述氧化物单晶片为纯相或掺杂钒酸铋单晶{111}、{110}、{112}、{100}晶面或掺杂氧化锌单晶{0001}晶面。

4.如权利要求3所述的一种可切换生产过氧化氢或氢气的双阴极电解槽，其特征在于：所述掺杂钒酸铋单晶的化学成分为(Bi_1-xA_x)(V_1-yB_y)O₄，其中A为空位或+1/+2/+3价金属阳离子或其混合组分，B为+4/+6价金属阳离子或其混合组分，0≤x,y≤0.2；所述掺杂氧化锌单晶的化学成分为Ga:ZnO。

5.如权利要求4所述的掺杂金属阳离子，其特征在于：所述+1价金属阳离子为Li、Na、K；+2价金属阳离子为Mg、Ca、Sr、Zn；+3价金属阳离子为Ga、In、Sc、Y或其他稀土元素；所述+4价金属阳离子为Ti、Ge；+6价金属阳离子为W、Mo。

6.如权利要求1所述的一种可切换生产过氧化氢或氢气的双阴极电解槽，其特征在于：所述碳基材料为石墨/炭黑/聚四氟乙烯复合物、氧化或掺杂的碳材料或碳基单原子催化剂。

7.如权利要求1所述的一种可切换生产过氧化氢或氢气的双阴极电解槽，其特征在于：所述多孔道载体为ABS、CPVC、FKM、HDPE、PFA、PP-363、PTFE或PVC有机材质。

8.如权利要求1或7所述的一种可切换生产过氧化氢或氢气的双阴极电解槽，其特征在于：所述多孔道载体内衬网格状石墨层用于传导电荷，碳基材料镶嵌于载体内并与石墨层紧密接触，氧气可通过载体内孔道均匀扩散到碳基材料表面。

9.如权利要求1所述的一种可切换生产过氧化氢或氢气的双阴极电解槽，其特征在于：所述双阴极中的第一阴极和第二阴极采用背靠背结构或分立结构。

10.如权利要求9所述的一种可切换生产过氧化氢或氢气的双阴极电解槽，其特征在于：所述背靠背结构中碳基材料和镍基材料背靠背位于多孔道载体两侧，共用同一根导线，通过旋转方式切换工作状态；所述分立结构中，碳基材料和多孔道载体组合成一个阴极，镍基材料为另一个分立的阴极，通过升降方式切换工作状态。