一种带悬浮催化层的气体扩散阴极及电化学反应器
阅读说明：本技术 一种带悬浮催化层的气体扩散阴极及电化学反应器 (Gas diffusion cathode with suspension catalyst layer and electrochemical reactor ) 是由 何頔 李世亮 马金星 廖晓婷 于 2021-11-15 设计创作，主要内容包括：本发明属于环境工程与能源利用领域,公开了一种带悬浮催化层的气体扩散阴极及原位产过氧化氢的电化学反应器,所述气体扩散阴极包括依次设置的扩散层、集流体基底和悬浮催化层；所述原位产过氧化氢电化学反应器包括依次叠合设置的阴极端板、上述所述气体扩散阴极、阴离子交换膜、固态电解质层、阳离子交换膜、铂阳极、阳极端板；所述气体扩散阴极和铂阳极分别通过导线与电源的负极与正极连接。本发明所述气体扩散阴极创造性的使用了悬浮催化层,有利于加快氧还原的电子转移速率、提高电化学产H-(2)O-(2)的效能；本发明反应器在引入上述气体扩散阴极的同时,进一步使用了固态电解质层,确保以更安全、更有效的方式原位产H-(2)O-(2)。(The invention belongs to the field of environmental engineering and energy utilization, and discloses a gas diffusion cathode with a suspended catalyst layer and an electrochemical reactor for in-situ production of hydrogen peroxide, wherein the gas diffusion cathode comprises a diffusion layer, a current collector substrate and a suspended catalyst layer which are sequentially arranged; the in-situ hydrogen peroxide production electrochemical reactor comprises a cathode end plate, the gas diffusion cathode, an anion exchange membrane, a solid electrolyte layer, a cation exchange membrane, a hydrogen peroxide solution and a hydrogen peroxide solution, which are sequentially overlapped,A platinum anode, an anode end plate; the gas diffusion cathode and the platinum anode are respectively connected with the negative electrode and the positive electrode of a power supply through leads. The gas diffusion cathode creatively uses the suspended catalyst layer, is favorable for accelerating the electron transfer rate of oxygen reduction and improving the electrochemical H production 2 O 2 The efficiency of (c); the reactor of the invention further uses a solid electrolyte layer while introducing the gas diffusion cathode, thereby ensuring the in-situ production of H in a safer and more effective way 2 O 2 。)
技术领域
本发明属于环境工程与能源利用领域，更具体的，涉及一种带悬浮催化层的气体扩散阴极及原位产过氧化氢的电化学反应器。
背景技术
过氧化氢是一种重要的、绿色的化学物质，在化工和环保方面有着广泛的应用。由于其强氧化性，H2O2被认为是一种有前途的用于水处理的药剂，常用于高级氧化技术，也可用于饮用水的灭菌消毒。
目前，约95%的商用H2O2是通过H2氢化烷基蒽醌及在有机溶剂中用O2氧化氢醌的间接蒽醌法制备而成，是一个需要输入大量能量且产生较多废物的多步骤过程。尽管蒽醌工艺能产生高浓度的H2O2，但远高于实际水处理所需浓度，其不稳定性给运输、储存过程中带来了较大的安全隐患。以电化学法产H2O2则提供了一种较有吸引力的途径，有效解决蒽醌工艺相关的问题。此外，原位电化学法合成的H2O2能与可再生能源相结合，用于偏远地区的废水处理。
在电化学原位合成H2O2的过程中，催化剂的高活性与选择性起着重要作用。金属基催化剂对于电化学法产具有较高的选择性，但考虑到成本高、部分材料具有毒性等因素，且碳材料所需成本更低，来源丰富，自身具有独特的表面和结构特性，开发碳系材料制备而成的阴极催化剂的需求日益剧增，因此开发一种高效传质的碳系材料气体扩散阴极，并组装到原位产过氧化氢的反应器中，利用生成的H2O2投加到高级氧化工艺(AOPs)的反应池中，对于提升降解有机污染物的效率有着较为重要的意义。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种可高效传质的带悬浮催化层的气体扩散阴极。
本发明的另一目的在于提供一种构型简单、有利于加快氧还原电子转移速率、提高电化学产H2O2的浓度的原位产过氧化氢的电化学反应器。
为实现本发明目的，具体方案如下：
一种带悬浮催化层的气体扩散阴极，包括依次设置的扩散层、集流体基底和悬浮催化层；
所述集流体基底为泡沫镍、不锈钢网或者碳毡中的一种；
所述扩散层由炭黑和PTFE乳液按一定比例制成，所述扩散层涂覆在集流体基底的一侧；
所述悬浮催化层的主体为与所述集流体基底另一侧紧挨的有机玻璃板或聚四氟乙烯板，所述悬浮催化层内设有流道一，所述流道一的一侧为集流体基底表面，通过蠕动泵一向所述流道一内持续泵入由碳材料制备而成的悬浮液，所述悬浮液由炭黑、石墨烯、或乙炔黑与超纯水均匀混合后所得悬浮液。
进一步的，所述集流体基底为泡沫镍，泡沫镍的孔隙率为90~98%，孔径为0.2~0.6mm，厚度为0.5~1.5mm，面密度为280~400g/m2。
进一步的，所述悬浮催化层的厚度为1.5~4.5mm，优选为3mm；所述碳材料悬浮液的流速为5~20ml/min，优选为10ml/min；所述碳材料悬浮液的浓度在10~25mg/L，优选为20mg/L。
进一步的，所述碳材料悬浮液为炭黑悬浮液、石墨烯悬浮液、乙炔黑悬浮液中的一种，优选所述碳材料的粒径为20~50nm。
进一步的，为增大所述碳材料悬浮液与集流体基底的接触面积，减少碳材料悬浮液在流经流道转弯处受到的粘滞阻力，所述流道一设置为蛇形流道。
进一步的，所述扩散层的厚度为0.3~0.6mm。
进一步的：
所述集流体基底的制备方法为：
取泡沫镍、不锈钢网或者碳毡中的一种作为集流体基底，用去离子水、乙醇清洗后备用；
所述扩散层的制备方法为：
（1）将碳材料和无水乙醇按1g:15~20ml的比例混合、搅拌均匀；再逐滴加入质量分数为60%的PTFE乳液，混合并搅拌均匀；期间控制炭黑与PTFE乳液的质量比为1~2：3~7；得粘稠絮状体；
（2）将步骤（1）所得粘稠絮状体涂覆到集流体上形成负载量在30~60mg/cm2的扩散层；
（3）将步骤（2）所得涂覆后的集流体在350±20℃温度范围内煅烧2.5~3.5小时；即得；
所述悬浮催化层的制备方法为：
在有机玻璃板或聚四氟乙烯板上刻蚀蛇形流道，将炭黑、石墨烯、或乙炔黑与超纯水均匀混合后形成碳材料悬浮液，控制蠕动泵一，使流道内的碳材料悬浮液流动。
本发明还公开了一种原位产过氧化氢的电化学反应器，所述反应器包括依次叠合设置的阴极端板、上述所述气体扩散阴极、阴离子交换膜、固态电解质层、阳离子交换膜、铂阳极、阳极端板；所述气体扩散阴极和铂阳极分别通过导线与电源的负极与正极连接，其中：
所述阴极端板中心贯穿设有供空气穿过、且直接与所述气体扩散阴极的扩散层接触的开口；
所述阳极端板内设有与阳离子交换膜相通的阳极反应室，所述阳极端板上设有阳极反应室的进水口；
所述固态电解质层的主体为阴离子交换膜和阳离子交换膜之间的有机玻璃板或聚四氟乙烯板，所述固态电解质层设有连通所述阴离子交换膜和阳离子交换膜的反应通孔、贯穿所述反应通孔和固态电解质层的流道二，所述反应通孔内填充固态电解质颗粒，通过蠕动泵二向流道二内持续泵入硫酸钠溶液或去离子水，从而带出反应通孔内的过氧化氢产物。
进一步的，所述固态电解质为多孔固态电解质颗粒；优选为苯乙烯-二乙烯基苯共聚物、钙钛矿型无机固态电解质LLTO、基于PEO的聚合物-陶瓷杂化固体电解质中的一种或多种。
进一步的，所述固态电解质颗粒的粒径为50~400μm。
进一步的，所述流道二的两端设有透水筛板，所述筛板的网孔小于固态电解质颗粒的粒径，防止固态电解质颗粒被冲走。
进一步的，通过蠕动泵二向流道二内持续泵入的优选为硫酸钠溶液，可显著提升产H2O2浓度。
进一步的，所述阴极端板和阳极端板为有机玻璃板或聚四氟乙烯板材质。
进一步的，所述固态电解质层的厚度为0.4~0.6cm，所述反应通孔为设置在固态电解质层中心的方形开口，边长为（2~4）cm*（2~4）cm。本发明设立合理的厚度可提高跨过离子交换膜的阴、阳离子的结合速率与效率。
进一步的，所述硫酸钠溶液或去离子水的流速为90~2700μl/min。
进一步的，为了保持良好的密封效果，所述阴极端板和气体扩散阴极之间、所述阳极端板和铂阳极之间均设有硅胶垫，硅胶垫在阴极反应室和阳极反应室处，均为开口。
进一步的，所述阴极端板、悬浮催化层、阴离子交换膜、固态电解质层、阳离子交换膜和阳极端板的尺寸大于气体扩散阴极的扩散层、集流体基底和铂阳极，且在阴极端板、悬浮催化层、阴离子交换膜、固态电解质层、阳离子交换膜和阳极端板的端部边缘相对处，设有供螺杆穿过的安装孔，所述电化学反应器依次通过穿过阴极端板、悬浮催化层、阴离子交换膜、固态电解质层、阳离子交换膜和阳极端板之间的螺杆和相适配螺栓紧固。
进一步的，经计算，本发明中阳极反应室产生的气体足够供给阴极使用，在所述阴极端板的开口处设有空气罩，所述阳极反应室设有出气口，所述出气口与空气罩管道连通。
本发明所述过氧化氢反应器也适用于电芬顿体系中对过氧化氢的供应。
相对现有技术，本发明的有益效果在于：
（1）本发明所述气体扩散阴极结构简单，以泡沫镍、不锈钢网或者碳毡为集流体基底，扩散层的原料只涉及炭黑、PTFE乳液以及乙醇。同时创造性的使用悬浮催化层，并优选引入蛇形流道，使碳材料悬浮液在蛇形流道中不断流动，且悬浮液中的水作为反应物，在阴极的各个活性位点参与氧气的还原反应，有利于加快氧还原的电子转移速率、提高电化学产H2O2的浓度。
（2）本发明所述原位产过氧化氢的电化学反应器创造性的使用固态电解质层，在固态电解质层与阴、阳离子交换膜之间的封闭区域内，即为本发明所述的通孔，填充的主要是固态电解质(SPE)微球，而非传统产H2O2反应器中常用的液态电解质。固态电解质因具有室温下快速离子传导、高可靠性和易于加工的特性，可确保以更安全、更有效的方式原位产H2O2。
（3）本发明所述原位产过氧化氢的电化学反应器创造性的对引入的固态电解质的厚度进行限定，增强电解质的导电性，提高跨过离子交换膜的阴、阳离子的结合速率与效率。以Na2SO4溶液或去离子水在恒定流速下通入反应器内部，适当调节其浓度后，可强化固态电解质微球之间微孔道中离子的有效传质，提高封闭区域内HO2 -和H+结合形成H2O2的效率。
（4）本发明所述阴极端板的开口处设有空气罩，所述阳极端板还设有出气口，所述出气口与空气罩管道连通，阳极发生水的四电子氧化反应，生成氧气，通过空气罩和气管，阳极析氧能到达阴极侧，并且以一定的浓度进入气体扩散阴极的“开口”，实现能源的高效利用。
（5）本发明所述过氧化氢反应器也适用于电芬顿体系，在电芬顿体系中，无需外源投加H2O2，该反应器产生的H2O2可直接与Fe2+在酸性条件下用于芬顿反应，实现有机污染物的高效去除。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明带悬浮催化层的电化学法原位产过氧化氢反应器的示意图。
图2为本发明蛇形流道内加悬浮液构成悬浮催化层的构型示意图。
图3为本发明反应器固态电解质层示意图。
图4为本发明反应器阳极端板结构示意图。
图5为本发明气体扩散阴极外侧的空气罩构型示意图。
图6为本发明反应器在不同去离子水流速下的过氧化氢浓度测试结果（施加电压为10V）。
图7为本发明反应器在加悬浮催化层前后的过氧化氢浓度测试结果（去离子水流速为450μL/min）。
具体实施方式
下为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1
本实施例公开了一种气体扩散阴极，具体结构可参见图1中的标号2所示，所述气体扩散阴极2包括依次设置的扩散层、集流体基底和悬浮催化层8；
所述集流体基底为泡沫镍材质，所述泡沫镍孔隙率为95%，孔径为0.2~0.6mm，厚度为1.0mm，面密度为325g/m2；
其制备方法为：
取泡沫镍裁剪成方形，用去离子水、乙醇经超声清洗后备用。
所述扩散层由炭黑和PTFE乳液按比例制成，所述扩散层涂覆在集流体基底靠外向的一侧，具体制备方法为：
（1）将炭黑颗粒和无水乙醇按1g:20ml的比例混合、超声搅拌均匀；再逐滴加入质量分数为60%的PTFE乳液，混合并超声搅拌均匀；期间控制炭黑与PTFE乳液的质量比为1：5；得粘稠絮状体；
（2）将步骤（1）所得粘稠絮状体涂覆到集流体上形成负载量在60mg/cm2的扩散层；
（3）将步骤（2）所得涂覆后的集流体在350℃温度范围内煅烧3小时；
（4）再重复步骤（2）和步骤（3）2次，至扩散层厚度为0.5mm。
所述悬浮催化层8的主体为与所述集流体基底另一侧紧挨的有机玻璃板，参见图2，所述悬浮催化层内设有沿集流体基底表面流动的流道一16，所述流道一16为蛇形流道，通过蠕动泵一向所述流道一16内持续泵入碳材料悬浮液，本实施例所述碳材料悬浮液为将炭黑与超纯水均匀混合后所得悬浮液，炭黑选用30nm左右的粒径。
本实施例中，所述悬浮催化层8的厚度为3mm；所述碳材料悬浮液的流速设置为10ml/min；所述碳材料悬浮液的浓度为20mg/L。
所述悬浮催化层的制备方法为：
在有机玻璃板上刻蚀蛇形流道，将炭黑均匀搅拌、混合12h后形成碳材料悬浮液，控制蠕动泵一，使流道内的碳材料悬浮液流动。
本实施例中，所述流道一的两端分别为设置在悬浮催化层8上的悬浮液进液口和悬浮液出液口，所述悬浮催化层8外设有盛有碳材料悬浮液的悬浮液容器，所述悬浮液容器通过悬浮液输送管路12连通所述悬浮催化层的悬浮液进液口和悬浮液出液口，所述蠕动泵一设置在悬浮液输送管路上，在蠕动泵一的带动下，以10ml/min的泵速输送悬浮液到气体扩散阴极背部的流道一，本实施例中，所述悬浮液进液口在悬浮液出液口的上方，受重力作用及内部形成的正压条件，碳材料悬浮液进入悬浮液进液口后，按流道设定的路径流经整个气体扩散阴极的背部，再经外侧悬浮液出液口流出，经管路回流到悬浮液容器，再经蠕动泵一的抽吸作用，再次进入反应器体系内部。炭黑在整个过程中不参与氧化还原反应，只是作为流动态的催化剂，加速氧气得电子的效率。
实施例2
本实施例公开了一种原位产过氧化氢的电化学反应器，参见图1~5所示，所述反应器包括依次设置的阴极端板1-1、硅胶垫7、实施例1中所述气体扩散阴极2、阴离子交换膜3、固态电解质层4、阳离子交换膜5、铂阳极6、硅胶垫7、阳极端板1-2，可移动电源13连接气体扩散阴极2与铂阳极6两端，本实施例中，所述阴极端板1-1、阳极端板1-2、固态电解质层4和悬浮催化层8的主体均为有机玻璃板材质。
所述阴极端板1-1的中心贯穿设有供空气穿过的开口，所述阳极端板1-2内设有与阳离子交换膜5相通的阳极反应室19，所述阳极端板1-2上设有与阳极反应室19相通的进水口17和出气口18，如图4所示，为本实施例阳极端板1-2的结构简图，本实施例中，所述进水口17和出气口18共用所述阳极端板1-2的一个开口，所述阴极端板1-1的开口处设有空气罩（如图5所示），所述出气口18与空气罩管道连通，使阳极产生气体流动至阴极使用。
参见图3，所述固态电解质层4的主体为阴离子交换膜3和阳离子交换膜5之间的有机玻璃板，所述固态电解质层4设有连通所述阴离子交换膜3和阳离子交换膜5的反应通孔14、贯穿所述反应通孔14和固态电解质层4的流道二15，所述反应通孔14内填充固态电解质颗粒9，本实施例所述固态电解质颗粒为粒径200~300μm的苯乙烯-二乙烯基苯共聚物微球。通过蠕动泵二向流道二15内持续泵入硫酸钠溶液或去离子水，从而带出反应通孔14内的过氧化氢产物，所述流道二15内设有透水筛板，所述筛板网孔为2μm。
本实施例中，所述阴极端板1-1、悬浮催化层8、阴离子交换膜3、固态电解质层4、阳离子交换膜5和阳极端板1-2的尺寸大于气体扩散阴极的扩散层、集流体基底和铂阳极6，且在阴极端板1-1、悬浮催化层8、阴离子交换膜3、固态电解质层4、阳离子交换膜5和阳极端板1-2端部边缘相对处设有供螺杆穿过的安装孔，所述电化学反应器依次通过穿过阴极端板1-1、悬浮催化层8、阴离子交换膜3、固态电解质层4、阳离子交换膜5和阳极端板1-2之间的螺杆和相适配螺栓紧固。
本实施例中，所述固态电解质层4的厚度为0.5cm，所述反应通孔14为正方形，所述方形反应通孔14的边长为2.5cm，所述流道二15的两端分别为设置在所述固态电解质层4上的进液口10和出液口11，所述固态电解质层4外还设置有过氧化氢收集室和硫酸钠溶液或去离子水储存器，所述过氧化氢收集室通过输送管道与出液口11相通，所述硫酸钠溶液或去离子水储存容器通过输送管道与进液口10连通，所述蠕动泵二设置在输送管道上，在蠕动泵二的带动下，所述硫酸钠溶液或去离子水通过管道进入方形反应通孔14内带出过氧化氢产物至过氧化氢收集室。
实施例3
本实施例使用实施例2所述过氧化氢反应器进行生产试验，本实施方式采用固定恒压10V的操作条件，反应器的电流密度设置为2.4 mA/cm2。
具体为：
空气扩散至反应器阴极端板1-1的开口后，依次穿过气体扩散阴极2的扩散层与集流体基底，并在炭黑悬浮液形成的悬浮催化层8上发生还原反应。
配置0.05~0.2mol/L的硫酸水溶液，本实施例采用0.1mol/L硫酸水溶液经阳极端板1-2上端的进水口输送到阳极反应室中Pt阳极6表面发生氧化反应。
氧气在阴极侧还原生成的HO2 -、水在阳极侧氧化生成的H+分别跨过阴离子交换膜3和阳离子交换膜5，到达由固态电解质层4以及两片离子交换膜围成的封闭区域，即反应通孔14内。所述反应通孔14内部填充固态电解质颗粒9，氧气在阴极侧还原生成的HO2 - 和水在阳极侧氧化生成的H+在该位置重组形成H2O2。
蠕动泵二以0.9ml/min输送去离子水经进液口10到达反应通孔14内的固态电解质颗粒9表面，液体沿着固态电解质颗粒9之间的微孔道流动，并把内部生成的H2O2带至出液口11，收集至过氧化氢收集室。
实施例4
本实施例与实施例3基本一致，不同点在于：
蠕动泵二以1.8ml/min输送去离子水经进液口10到达反应通孔14内的固态电解质颗粒9表面，液体沿着固态电解质颗粒9之间的微孔道流动，并把内部生成的H2O2带至出液口11，收集至过氧化氢收集室。
实施例5
本实施例与实施例3基本一致，不同点在于：
蠕动泵二以2.7ml/min输送去离子水经进液口10到达反应通孔14内的固态电解质颗粒9表面，液体沿着固态电解质颗粒9之间的微孔道流动，并把内部生成的H2O2带至出液口11，收集至过氧化氢收集室。
检测实施例3~5去离子水梯度流速0.9~2.7ml/min下电化学法产H2O2的浓度。如图6所示，具体结果如下：
当去离子水流速为0.9mL/min时，H2O2浓度为0.12g/L；
当去离子水流速为1.8mL/min时，H2O2浓度为0.10g/L；
当去离子水流速为2.7mL/min时，H2O2浓度为0.07g/L。
说明 H2O2的浓度随去离子水流速降低而提高，当去离子水流速为0.9ml/min时，可原位合成达120mg/L的H2O2。
同时，对能耗进行计算发现，当控制去离子水流速为2.7ml/min和0.9ml/min时，消耗1千瓦时的电能对应生成52g和40g的H2O2，说明随着去离子水流速的降低，每消耗一度电可生产H2O2的量会减少。
对比例1
本对比例与实施例2基本一致，不同点在于：
对比例1中采用没有悬浮催化层的气体扩散阴极，
所述气体扩散阴极包括依次设置的扩散层、集流体基底和催化层；
所述集流体基底为泡沫镍材质，所述泡沫镍孔隙率为95%，孔径为0.2~0.6mm，厚度为1.0mm，面密度为325g/m2；
其制备方法为：
取泡沫镍裁剪成方形，用去离子水、乙醇经超声清洗后备用。
所述扩散层由炭黑和PTFE乳液按比例制成，所述扩散层涂覆在集流体基底靠外向的一侧，具体制备方法为：
（1）将炭黑颗粒和无水乙醇按1g:20ml的比例混合、超声搅拌均匀；再逐滴加入质量分数为60%的PTFE乳液，混合并超声搅拌均匀；期间控制炭黑与PTFE乳液的质量比为1：5；得粘稠絮状体；
（2）将步骤（1）所得粘稠絮状体涂覆到集流体上形成负载量在60mg/cm2的扩散层；
（3）将步骤（2）所得涂覆后的集流体在350℃温度范围内煅烧3小时；
（4）再重复步骤（2）和步骤（3）2次，至扩散层厚度为5mm。
所述催化层的制备方法为：
（1）将炭黑颗粒和无水乙醇按1g: 20ml的比例混合、超声搅拌均匀；再逐滴加入质量分数为60%的PTFE乳液，混合并超声搅拌均匀；期间控制炭黑与PTFE乳液的质量比为1:2；得粘稠絮状体，选用炭黑的粒径在30nm左右；
（2）将步骤（1）所得粘稠絮状体涂覆到集流体上形成负载量在60mg/cm2的催化层；
（3）将步骤（2）所得涂覆后的集流体在350℃温度范围内煅烧3小时；即可得到气体扩散阴极的固定催化层。
实施例6
本实施例使用实施例2所述过氧化氢反应器进行生产试验，本实施方式采用固定恒压10V的操作条件，反应器的电流密度设置为2.4 mA/cm2，去离子水流速设置为450μL/min。
具体为：
空气自由扩散至反应器阴极端板1-1的开口后，依次穿过气体扩散阴极2的扩散层与集流体基底，并在炭黑悬浮液形成的悬浮催化层8上发生还原反应。
纯水经阳极端板1-2上端的进水口输送到阳极反应室中Pt阳极6表面发生氧化反应。
氧气在阴极侧还原生成的HO2 -、水在阳极侧氧化生成的H+分别跨过阴离子交换膜3和阳离子交换膜5，到达由固态电解质层4以及两片离子交换膜围成的封闭区域，即为反应通孔内，所述通孔内部填充固态电解质颗粒9，氧气在阴极侧还原生成的HO2 -和水在阳极侧氧化生成的H+在该位置重组形成H2O2。
蠕动泵二以450μL/min输送去离子水经进液口10到达通孔内的固态电解质颗粒9表面，液体沿着固态电解质颗粒9之间的微孔道流动，并把内部生成的H2O2带至出液口11，收集至过氧化氢收集室。
实施例7~9
实施例7~9与实施例6基本一致，不同点在于：
实施例7~9依次采用固定恒压12V、14V、16V的操作条件。
对比例2~5
对比例2~5与实施例6基本一致，不同点在于：
对比例2~5使用对比例1提供的无悬浮催化层的反应器。
对比例2~5依次采用固定恒压10V、12V、14V、16V的操作条件。
参见图7，实施例6~9、对比例2~5的试验结果如下：
电压为10V时，无流道反应器产H2O2浓度为0.04g/L，带流道的为0.18g/L；
电压为12V时，无流道反应器产H2O2浓度为0.06g/L，带流道的为0.25g/L；
电压为14V时，无流道反应器产H2O2浓度为0.075g/L，带流道的为0.29g/L；
电压为16V时，无流道反应器产H2O2浓度为0.09g/L，带流道的为0.34g/L。
实施例10
本实施例提供实施例2所述反应器在电芬顿体系中的应用，具体为：
蠕动泵二以900μL/min的泵速，通入由经酸化的0.5M Na2SO4、初始浓度为25mg/L的罗丹明B（RhB）以及0.5M的Fe2+组成的混合溶液到固态电解质层。电极两端施加电压为10V，连续运行15min后，出液端流出的混合液为无色透明溶液，说明罗丹明已脱色完全。
传统的电芬顿反应器依赖于阴极产H2O2以及反应器中的Fe2+、在酸性条件下被激发生成羟基自由基(·OH)，实现有机物的降解去除。
使用本实施例所述反应器，与传统的电芬顿反应器相比，反应装置更小巧，H2O2与污染物在更小的空间内氧化反应的效率提升。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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