Effects of the modification of gas diffusion electrodes by organic redox catalysts for hydrogen peroxide electrosynthesis

Este trabalho apresenta um estudo comparativo da eficincia eletroqumica na eletrogerao de perxido de hidrognio in situ usando eletrodos da difuso gasosa modificados com os catalisadores orgnicos redox: 2-etilantraquinona, 2-terc-butilantraquinona e azobenzeno em meio de 0,1 mol L -1 H 2 SO 4 + 0,1 mol L -1 K 2 SO 4 , pH = 1. A produo de perxido de hidrognio est diretamente relacionada ao potencial aplicado e a concentrao dos catalisadores adicionados. A modificao dos eletrodos resultou em um aumento significativo no rendimento de H 2 O 2 (30%) alcanando 850 mg L -1 e o sobrepotencial da reao de reduo do oxignio foi deslocado para valores menos negativos (400 mV vs Ag/AgCl para os eletrodos modificados com quinonas e 300 mV vs. Ag/AgCl para os eletrodos modificados com azobenzeno) comparado ao eletrodo de difuso gasosa no modificado, reduzindo o consumo de energia de 596,5 para 232,4 kWh kg -1 . Os resultados indicaram que o melhor eletrodo para a eletrogerao do H 2 O 2 o eletrodo de difuso gasosa modificado com 10% de 2-etilantraquinona, o qual apresentou a melhor relao custo/benefcio. This paper reports a comparative study of the electrochemical performance of in situ hydrogen peroxide electrogeneration on gas diffusion electrodes modified by organic redox catalysts 2-ethylanthraquinone, 2-terc-butylanthraquinone and azobenzene in medium of 0.1 mol L -1 H 2 SO 4 plus 0.1 mol L -1 K 2 SO 4 , pH = 1. Hydrogen peroxide generation proved strongly dependent on the applied potential and on the concentration of added catalysts. Electrode modifications led to a significant increase in H 2 O 2 yield (30%) reaching 850 mg L -1 , and the overpotential for oxygen reduction shifted to less negative values (400 mV vs Ag/AgCl for electrodes modified by quinones and 300 mV vs Ag/AgCl for electrodes modified by azobenzene) compared to noncatalyzed gas diffusion electrodes, resulting in reduced energy consumption of 596.5 to 232.4 kWh kg -1 . The results indicated that the best electrode for H 2 O 2 electrogeneration is the gas diffusion electrode modified with 10% of 2-ethylanthraquinone, offering the best cost to benefit ratio.