EcoMat：电催化OER反应的标准化测量与评估综述
以下文章来源于EcoMat ，作者EcoMat
成果简介
氧气析出反应（OER）是推动下一代可持续能源转换与储存技术的关键环节。建立稳健的分析方法对推动该领域的创新至关重要。韩国科学技术院的Dong Young Chung团队在《EcoMat》期刊发表了一篇综述文章，系统地探讨了OER的测量与解读方法，倡导标准化，以减少分析过程中复杂因素的干扰。
在关于OER测量与评估的探讨中，测量的精确性和活性对比的严谨性被视为推动进步和创新的核心要素。讨论表明，获取准确的测量结果并进行严谨的比较，对于提炼有价值的见解并推动该领域的发展至关重要。迈向进步的第一步是确保电化学性能的精确测量。在OER催化的各个方面，从催化剂形貌的表征到反应选择性的评估，细节的关注至关重要，以确保结果的可靠性。此外，综述强调了在比较不同催化剂性能时所面临的挑战，突显了标准化协议和严格数据解读方法的必要性。只有通过全面、系统的比较，研究人员才能深入理解催化剂的性能表现，并为下一代材料的开发提供指导。除此之外，开发新的技术以从实验中获取更多有价值的信息也是至关重要的。特别是原位和实时分析技术，在捕捉OER反应中固有的动态行为方面发挥了重要作用。通过采用这些先进技术，研究人员可以更深入地理解反应机制和催化剂性能，进而推动该领域的创新。最后，研究还应考虑如何将这些技术应用于实际体系中。例如，将其集成到水电解槽的膜电极组件中至关重要，因为半电池的基础研究与全电池的实际应用之间仍存在显著的差距。弥合这一差距将有助于将实验室中的进展转化为可持续能源生产的实际解决方案。总而言之，推动OER催化领域的发展需要对测量技术的精确性和活性比较方法的严谨性给予高度重视。通过坚持这些原则并促进跨学科合作，研究人员将能够推动创新，为可持续能源技术的发展奠定基础。
图文详情
图1 (A) 商用IrO2修饰的裸玻碳和Au的电位随时间的响应曲线（在恒定电流10 mA cm−2下；电解质：0.1 M HClO4，饱和Ar气）。(B) 在0.1 A mg−1 Ir的恒电流下的电位曲线。(C) 各基底在所有电解质中保持惰性的位置范围。
图2 (A) 催化界面处气泡演化过程。(B) 11 wt% Ir/ATO催化剂的质量归一化的氧气析出反应极化曲线（iR修正后）。（C）初始、30次循环后以及在开路电位（OCP）下用Ar气吹扫30分钟后的电化学行为。
图3 (A) RDE设备的图像，超声波喇叭浸入电解液中，靠近电极位置。(B) 在0.1 M H2SO4中，对多晶铱盘进行10 mA cm−2的恒定电流实验，转速分别为400、900、1600和2500 rpm，以及在2500 rpm时，电解液在不同功率设置（20%和30%）下进行超声波处理。(C) 漂浮电极设置的示意图：工作电极位于电解液表面，与下方的电解液接触，上方暴露于空气中。(D) 漂浮电极与RDE之间的电化学性能比较。
图4 (A) 几何活性、内在活性和质量活性示意图。(B) 铑和铱基催化剂以及非贵金属基催化剂在酸性和碱性环境中进行OER反应测得的质量活性过电位比较（基于几何面积）。
图5 按照（A）电化学活性表面积（Cdl）、（B）比表面积（BET）、（C）铱质量、（D）电极几何面积归一化的电流与IrO2-xH2O、IrO2-AA、Ir-Black和IrO2-800的电位关系。
图6 (A) 在1 M NaOH中测定电沉积NiOx的电化学活性表面积（ECSA）的双电层电容。(B) NiOx催化剂在1 M NaOH中的Nyquist图。(C) 在0.15 M NaClO4电解液中和（D）在0.15 M KPF6、CH3CN电解液中，贵金属、基金属、金属硫化物和碳的比电容值比较。
图7 各种金属氧化物的BET表面积与通过双电层电容测得的电化学活性表面积（ECSA）比较。
图8 (A) RRDE电极结构以及在盘电极和环电极上发生的反应方向。(B) 使用DEMS在碱性溶液中进行CO2捕集过程的示意图。(C) 随时间变化的氧气和二氧化碳氧化反应的电流密度变化图。
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.
原文链接：https://doi.org/10.1002/eom2.12486