Anodische H2O2‐Erzeugung in Elektrolyten auf Karbonatbasis – Mechanistische Erkenntnisse Mittels Elektrochemischer Rastermikroskopie

Abstract

AbstractFür die anodische H2O2‐Bildung kann die Elektrolytzusammensetzung den Reaktionsweg in Richtung einer erhöhten Produktbildung lenken. Frühere Untersuchungen zur Optimierung der Elektrolytzusammensetzung haben gezeigt, dass die Auswirkungen des molaren Anteils der Karbonatspezies für verschiedene Anodenmaterialien unterschiedlich sind, und daher gibt es weiterhin Kontroversen über die Reaktionswege und die an der H2O2‐Bildung beteiligten Spezies. In Anbetracht der Tatsache, dass die Wasseroxidation zur Freisetzung von Protonen in der Anodenmikroumgebung führt, würde die entsprechende Ansäuerung eine Gleichgewichtsverschiebung zwischen den Karbonatspezies bewirken, was wiederum den Reaktionsweg modulieren könnte. Wir haben die Veränderungen im Anteil der Karbonatspezies in der Nähe einer arbeitenden Anode bestimmt, indem wir lokale pH‐Messungen mit einer Au‐Nanoelektrode, die mittels elektrochemischer Scherkraft‐Rastermikroskopie (SECM) in unmittelbarer Nähe einer sich in Betrieb befindlichen Anode positioniert war, durchgeführt haben. Es konnte bestätigt werden, dass die wichtigste anionische Spezies an der Grenzfläche HCO3− ist, und zwar bei Potentialen, bei denen H2O2 bevorzugt gebildet wird, unabhängig vom pH‐Wert im Volumen der Lösung. Die gleichzeitige Verwendung einer Au−Pt‐Doppelmikroelektrode in Generator‐Kollektor‐SECM‐Messungen zeigt, dass die lokale HCO3−Konzentration insgesamt durch den Oxidationsstrom, die Pufferkapazität und den pH‐Wert des Elektrolyten bestimmt wird.