EcoMat：電催化OER反應的標準化測量與評估綜述
以下文章來源于EcoMat ，作者EcoMat
成果簡介
氧氣析出反應（OER）是推動下一代可持續能源轉換與儲存技術的關鍵環節。建立穩健的分析方法對推動該領域的創新至關重要。韓國科學技術院的Dong Young Chung團隊在《EcoMat》期刊發表了一篇綜述文章，系統地探討了OER的測量與解讀方法，倡導標準化，以減少分析過程中復雜因素的干擾。
在關于OER測量與評估的探討中，測量的精確性和活性對比的嚴謹性被視為推動進步和創新的核心要素。討論表明，獲取準確的測量結果并進行嚴謹的比較，對于提煉有價值的見解并推動該領域的發展至關重要。邁向進步的第一步是確保電化學性能的精確測量。在OER催化的各個方面，從催化劑形貌的表征到反應選擇性的評估，細節的關注至關重要，以確保結果的可靠性。此外，綜述強調了在比較不同催化劑性能時所面臨的挑戰，突顯了標準化協議和嚴格數據解讀方法的必要性。只有通過全面、系統的比較，研究人員才能深入理解催化劑的性能表現，并為下一代材料的開發提供指導。除此之外，開發新的技術以從實驗中獲取更多有價值的信息也是至關重要的。特別是原位和實時分析技術，在捕捉OER反應中固有的動態行為方面發揮了重要作用。通過采用這些先進技術，研究人員可以更深入地理解反應機制和催化劑性能，進而推動該領域的創新。最后，研究還應考慮如何將這些技術應用于實際體系中。例如，將其集成到水電解槽的膜電極組件中至關重要，因為半電池的基礎研究與全電池的實際應用之間仍存在顯著的差距。彌合這一差距將有助于將實驗室中的進展轉化為可持續能源生產的實際解決方案?？偠灾苿覱ER催化領域的發展需要對測量技術的精確性和活性比較方法的嚴謹性給予高度重視。通過堅持這些原則并促進跨學科合作，研究人員將能夠推動創新，為可持續能源技術的發展奠定基礎。
圖文詳情
圖1 (A) 商用IrO2修飾的裸玻碳和Au的電位隨時間的響應曲線（在恒定電流10?mA?cm?2下；電解質：0.1?M HClO4，飽和Ar氣）。(B) 在0.1?A?mg?1 Ir的恒電流下的電位曲線。(C) 各基底在所有電解質中保持惰性的位置范圍。
圖2 (A) 催化界面處氣泡演化過程。(B) 11?wt% Ir/ATO催化劑的質量歸一化的氧氣析出反應極化曲線（iR修正后）。（C）初始、30次循環后以及在開路電位（OCP）下用Ar氣吹掃30分鐘后的電化學行為。
圖3 (A) RDE設備的圖像，超聲波喇叭浸入電解液中，靠近電極位置。(B) 在0.1 M H2SO4中，對多晶銥盤進行10 mA cm?2的恒定電流實驗，轉速分別為400、900、1600和2500 rpm，以及在2500 rpm時，電解液在不同功率設置（20%和30%）下進行超聲波處理。(C) 漂浮電極設置的示意圖：工作電極位于電解液表面，與下方的電解液接觸，上方暴露于空氣中。(D) 漂浮電極與RDE之間的電化學性能比較。
圖4 (A) 幾何活性、內在活性和質量活性示意圖。(B) 銠和銥基催化劑以及非貴金屬基催化劑在酸性和堿性環境中進行OER反應測得的質量活性過電位比較（基于幾何面積）。
圖5 按照（A）電化學活性表面積（Cdl）、（B）比表面積（BET）、（C）銥質量、（D）電極幾何面積歸一化的電流與IrO2-xH2O、IrO2-AA、Ir-Black和IrO2-800的電位關系。
圖6 (A) 在1 M NaOH中測定電沉積NiOx的電化學活性表面積（ECSA）的雙電層電容。(B) NiOx催化劑在1 M NaOH中的Nyquist圖。(C) 在0.15 M NaClO4電解液中和（D）在0.15 M KPF6、CH3CN電解液中，貴金屬、基金屬、金屬硫化物和碳的比電容值比較。
圖7 各種金屬氧化物的BET表面積與通過雙電層電容測得的電化學活性表面積（ECSA）比較。
圖8 (A) RRDE電極結構以及在盤電極和環電極上發生的反應方向。(B) 使用DEMS在堿性溶液中進行CO2捕集過程的示意圖。(C) 隨時間變化的氧氣和二氧化碳氧化反應的電流密度變化圖。
文章信息：
Hongmin An, Wonchul Park, Heejong Shin, Dong Young Chung,* Recommended practice for measurement and evaluation of oxygen evolution reaction electrocatalysis, EcoMat. 2024; e12486.
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/eom2.12486