过氧化氢（H2O2）是现代化学工业的柱石之一，一起也是潜在的动力载体，其具有广泛的使用场景规划，例如增值化工产品组成以及清洁水出产等。电化学双电子氧复原反响（2e− ORR）代表了一种经济且可继续的分布式按需出产H2O2的未来战略，适用于从大规划化学品出产到小型便携式卫生设施的潜在使用。气体分散电极（GDE）被公认为是现在最有出路的2e− ORR电极架构渠道，其答应气态反响物直接从供应端输送至反响性气-液-固三相界面（TPI）而无需预先溶解到电解质中。但是，因为高电流密度操作条件下的快速电潮湿对气体分散电极反响性三相界面构成的破坏性吞没，使得H2O2电组成工艺的工业转化面对选择性低和耐久性差的严重应战。

  近来，清华大学深圳世界研究生院张正华团队经过对商业碳颗粒拼装的传统平面电催化剂薄膜进行结构上的非接连化开裂处理，展现了具有自曝气功用的抗电潮湿碳膜电极的立异概念。在涂覆制作的炭黑-聚四氟乙烯活性层中构成的细密贯穿型微裂纹呈现出反直觉的强壮水下疏水性。这种疏水性经过操作微环境处的氧气浓度梯度答应氧气自驱动从敞开空气继续分散到活性界面，一起使电极可以以史无前例的选择性（97%）和耐用性（200小时）在工业相关电流密度（100–300 mA/cm2）下安稳运转而不可能会呈现毛病。COMSOL仿真、水淹驱动力核算和外表微结构剖析标明，裂纹介导的抗电潮湿效应的底子机制源于部分电场减小、毛细管压力缺乏和内外表粗糙度添加。团队根据该研究成果成功拼装了根据双氧水原位电组成的水处理配备，在高盐抗生素废水和河道修正方面展现出必定的使用远景。所展现的具有自曝气功用的抗电潮湿碳膜关于开发用于工业规划H2O2电组成的下一代廉价且可扩展的无金属电极十分有潜力，并有望加强对广谱电化学耗气反响中电极界面结构与潮湿性、产品选择性及运转耐久性之间规则的把握和科学认识，为促进化学组成工业绿色低碳转型、助力“双碳”战略目标完成供给技能和理论储藏。

  图1. 传统浸没式、结构接连（CCP）和结构非接连（DCP）碳膜电极及其在高电流密度下的水下作业机制示意图

  清华大学深圳世界研究生院张正华副教授为论文通讯作者，南京工业大学化工学院景文珩教授为论文一起通讯作者，清华大学深圳世界研究生院为榜首单位。清华大学深圳世界研究生院博士后崔乐乐、江苏双良环境陈斌博士、南京工业大学张龙顺硕士为论文一起榜首作者。本作业得到国家重点研制方案项目、国家自然科学基金项目、深圳市基础研究方案项目等项目的赞助。

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