Американські хіміки розробили систему прямого електрохімічного синтезу розчину пероксиду водню концентрацією до 20 відсотків з водню і кисню. За допомогою електрохімічного осередку з платиновуглецевого аноду, катода з технічного вуглецю і твердого електроліту між ними авторам статті, опублікованої в, вдалося роздільно окислити водень і відновити кисень, після чого в потоці води іони в твердому електроліті утворювали пероксид водню. Отриманий розчин виявився достатньою чистотою, щоб використовувати його безпосередньо з пристрою.
На сьогоднішній день у світі пероксид водню в основному виробляють непрямим і вельми енерговитратним антрахіноновим методом. Технологія включає безліч дорогих стадій очищення і дистиляції, необхідних, щоб отримати розчини прийнятної для продажу концентрацій. Більш того, пероксид водню дуже нестабільний і може вибухати, що робить його небезпечним для зберігання і перевезення.
Багато дослідників намагаються створити технології прямого синтезу перекису з кисню і водню. Раніше вже навіть розробили подібний метод для ефективного виробництва в промислових масштабах, проте суміш цих газів, яка повинна перебувати під великим тиском, може мимоволі займатися і вибухати.
Чуань Ся (Chuan Xia) з колегами з Університету Райса запропонували розділити потоки газів, окисляти водень до протонів, відновлювати кисень до HO2- в присутності води, і тільки потім об'єднувати потоки в порах твердого електроліту, здатному пропускати іони, в результаті чого утворювався розчин пероксиду водню.
Як матеріал аноду автори вибрали високоефективний і селективний платиновуглецевий каталізатор, а для відновлення кисню на катоді використовували дешевий, але ефективний технічний вуглець, окислений азотною кислотою.
Катод виявився досить селективним, щоб забезпечити відновлення тільки кисню, молекулярний водень на цьому електроді не утворювався. Усі з випробуваних неорганічних і органічних твердих електролітів виявилися за ефективністю порівнянними зі звичними водними розчинами електролітів.
Регулюючи швидкість утворення аніонів HO2- або потоку води, автори отримували чисті розчини пероксиду з концентраціями від сотень ppm (мільйонних часток) до двадцяти вагових відсотків. Однак підвищуючи бажану концентрацію, зменшувалася селективність відновлення кисню. За словами авторів, це сталося через зміщення хімічної рівноваги, системі стало енергетично вигідніше утворювати воду.
Пристрій зміг пропрацювати без зупинки 100 годин, протягом усього часу ні селективність, ні активність каталізаторів не погіршувалася. Крім довговічності, воно виявилося і маловитратним по енергії. Всього 0,61 вольт знадобилося, щоб забезпечити виробництво 130 грам пероксиду на один грам каталізатора на годину. А концентрації речовин, які могли потрапити в розчин з матеріалів пристрою (залізо, натрій, сірка, платина) виявилися досить низькими, щоб отриману перекис можна було відразу використовувати, без очищення.
Для здешевлення процесу, автори запропонували отримувати протони не з чистого водню, а окисленням води, і подавати на катод повітря, а не чистий кисень. Для роботи такої системи довелося докласти більшу напругу (майже три вольти), але селективність освіти перекису збереглася, з утворенням потоку майже 85 грамів перекису на грам каталізатора на годину.
Щоб продемонструвати застосовність пристрою, автори очистили перекисом дощову воду від органічних речовин до концентрацій, встановлених нормами. За словами дослідників, очищати воду цим методом набагато безпечніше ніж хлором, оскільки при хлоруванні можуть утворюватися токсичні речовини.
Нещодавно вчені виявили, що пероксид водню може утворюватися мимовільно на поверхні дрібних крапель води.