多孔質膜電極（ガス拡散電極）を隔膜としても機能させると膜電極中に三相界面，たとえば固相（電極）/液相Ｉ（親水性，電解質）/液相ＩＩ（疎水性，炭化水素）の三相界面が形成される．電極（固相）上に適切な電極触媒を担持することにより，本来混じり合うことのできない水溶液と炭化水素を混合せずに三相界面上で反応させることが可能となる。このような特異な反応場を利用すると、酸素，水素からの過酸化水素の直接合成や，メタノールのカルボニル化による炭酸ジメチル合成，あるいはベンゼンの水酸化など，高難度の合成反応を実現することができる。また，合成反応によっては燃料電池反応として駆動させることができ，”電気のいらない電解合成反応”として触媒的に進行させることができる。
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