Catalyst durability in electrocatalytic H₂O₂ production: key factors and challenges

Autor(es)

Choi, Ji Sik ; Fortunato, Guilherme V. ; Jung, Daniele C. ; Lourenco, Julio C. ; Lanza, Marcos R. V. ; Ledendecker, Marc

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: NANOSCALE HORIZONS; v. 9, n. 8, p. 12-pg., 2024-05-29.

Resumo

On-demand electrocatalytic hydrogen peroxide (H2O2) production is a significant technological advancement that offers a promising alternative to the traditional anthraquinone process. This approach leverages electrocatalysts for the selective reduction of oxygen through a two-electron transfer mechanism (ORR-2e-), holding great promise for delivering a sustainable and economically efficient means of H2O2 production. However, the harsh operating conditions during the electrochemical H2O2 production lead to the degradation of both structural integrity and catalytic efficacy in these materials. Here, we systematically examine the design strategies and materials typically utilized in the electroproduction of H2O2 in acidic environments. We delve into the prevalent reactor conditions and scrutinize the factors contributing to catalyst deactivation. Additionally, we propose standardised benchmarking protocols aimed at evaluating catalyst stability under such rigorous conditions. To this end, we advocate for the adoption of three distinct accelerated stress tests to comprehensively assess catalyst performance and durability. (AU)

• Processo FAPESP: 21/12053-8 - Uso de lodo de tratamento de esgoto na síntese de carbono ativo modificado com óxidos nano estruturados (Ce, Nb, Ta, e Pd ) e sua aplicação na geração eletroquímica de peróxido de hidrogênio
• Beneficiário: Julio César Lourenço
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 23/04230-2 - Potencializando a geração eletroquímica de H2O2 a partir de carbono ativado derivado de resíduos usando modificação de catalisador com Pd e Pt
• Beneficiário: Julio César Lourenço
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 17/10118-0 - Estudo e aplicação da tecnologia eletroquímica para a análise e a degradação de interferentes endócrinos: materiais, sensores, processos e divulgação científica
• Beneficiário: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 19/04421-7 - Produção e caracterização de nanocompositos metal-grafeno ou óxido de grafeno visando a produção eletrocatalítica de peróxido de hidrogênio: Uma aplicação à degradação de desreguladores endócrinos por processos eletroquímicos oxidativos avançados
• Beneficiário: Guilherme Vilalba Fortunato
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 21/14194-8 - Produção e caracterização de nanocompositos metal-grafeno ou óxido de grafeno visando a produção eletrocatalítica de peróxido de hidrogênio: uma aplicação à degradação de disruptores endócrinos por processos eletroquímicos oxidativos avançados
• Beneficiário: Guilherme Vilalba Fortunato
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado