通过气泡泵消耗法计时安培测量技术揭示阴离子效应对气体扩散电极的影响

《ACS Energy Letters》：Revealing the Anion Effect on Gas Diffusion Electrode by Bubble Pump Consumption Chronoamperometry

氢氧化动力学机制与润湿性变化研究

　　

质子交换膜燃料电池中气体扩散电极（GDEs）内的实时氢氧化反应动力学受气体扩散速率和有效催化位点密度的影响，而这些因素与电解质的微观环境密切相关。本研究通过气泡泵消耗计时电流法（BPCC）在不同浓度和电位下，分析了GDEs在三种典型酸（H₂SO₄、HNO₃和HClO₄）中的氢氧化性能。阴离子在催化剂表面的吸附会导致有效催化位点的减少，同时表面张力也会发生变化，且表面张力的变化与阴离子浓度和施加的电位成正比。结合分子动力学模拟结果，可以确定GDE内的气体扩散顺序为：SO₄^2– > NO₃^– > ClO₄^–，这一顺序与Hofmeister阴离子系列的理论结果一致。通过BPCC方法，本研究不仅揭示了GDEs中酸性氢氧化反应的动力学机制，还提供了关于实际能量转换系统中电润湿效应引起润湿性变化的新见解。