Импульсный электролиз углерода, легированного бором, значительно повышает устойчивость к примесям и долговечность производства H₂O₂

Электрокаталитическая очистка воды привлекла значительное внимание научного сообщества, однако ее долгосрочная жизнеспособность по-прежнему остается недостаточно изученной. В настоящей работе впервые предложена комплексная методология оптимизации импульсного электролиза для повышения устойчивости катализатора к примесям и увеличения общего срока его службы. Исследуя компоненты реальных сточных вод и оценивая различные конструкции катализаторов, мы раскрываем сложные взаимосвязи между ключевыми параметрами импульсного режима и формулируем оптимальные последовательности импульсов, позволяющие максимально увеличить продолжительность эксплуатации. Работоспособность предложенного подхода продемонстрирована на катодном электросинтезе H₂O₂, выбранном благодаря его широкому значению для очистки сточных вод. Полученные результаты показывают превосходные характеристики углеродного катализатора, легированного бором, по сравнению с современным окисленным углеродом: высокую селективность (>75%) и почти полное восстановление перенапряжений даже в присутствии крайне неблагоприятных примесей Ni²⁺ и Zn²⁺. Далее мы адаптируем эти точно настроенные режимы, полученные в трехэлектродной конфигурации, для практической работы в двухэлектродной системе, используя новую стратегию, сохраняющую требуемые электрохимические потенциалы на границе раздела с катализатором. Даже при различных концентрациях примесей применение импульсов существенно увеличивает продолжительность стабильного производства H₂O₂ — до 287 ч, что в 35 раз превышает показатель, достижимый при традиционном электролизе. Наши результаты подчеркивают универсальность импульсного электролиза, необходимого для разработки более практичных технологий очистки воды.