通过在昂贵的离子交换（IX）膜隔开的双室水电解槽中进行电化学氧还原反应，可以持续合成过氧化氢（H2O2）。无IX膜电解槽的发展一直受到产生的H2O2直接在阳极降解的限制。
2025年2月22日，北京大学杨武霖在国际知名期刊Nature Communications发表题为《High H2O2production in membrane-free electrolyzer via anodic bubble shielding towards robust rural disinfection》的研究论文。
在本文中，作者设计了一种气泡屏蔽策略，通过在阳极上使用低成本的聚四氟乙烯（PTFE）作为疏水性多孔层（HPL）涂层，使得阳极生成的氧气泡能够大量存在，并显著抑制了电解液中H2O2的降解。
对比使用无气泡屏蔽阳极，H2O2产量增加了约600%。在40 mA cm-2的电流密度下，HPL 涂层的阳极和阴极可以获得高达10.05±0.05 g L-1的高浓度H2O2。配备HPL涂层电极的太阳能驱动消毒设备能够在60分钟内实现超过99.9%的大肠杆菌灭活。
这种在无IX膜电解器中实现高电化学H2O2浓度的创新方法为微调三相界面提供了启示，并可适用于其他电化学反应路径。
图文解读
图1：无涂层和HPL涂层阳极的示意图、表面形貌、元素组成及疏水性
图2：HPL涂层阳极在无膜电解器中的性能
图3：配对HPL电极在无膜电解器中的性能
总结展望综上，作者提出了一种通过在电极上涂覆低成本聚四氟乙烯（PTFE）疏水性多孔层（HPL）的气泡屏蔽策略，用于无离子交换膜的电解槽中高效生产过氧化氢（H2O2），并将其应用于农村地区的太阳能驱动消毒设备。
该策略显著抑制了H2O2的阳极降解，使H2O2产量相比未涂层电极提高了约600%，在40 mA cm-2的电流密度下实现了10.05 g L-1的高浓度H2O2产生。是目前已报道的无膜电解槽中H2O2浓度最高的电极。
该研究不仅为无膜电解槽中H2O2的高效生产提供了新思路，还为农村和资源匮乏地区的现场饮用水消毒提供了一种低成本、可持续的技术方案，具有重要的实际应用价值和环境意义。
文献信息Yi, K., Li, C., Hu, S.et al.High H2O2production in membrane-free electrolyzer via anodic bubble shielding towards robust rural disinfection.Nat. Commun., (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-57116-x.
