非极端pH电解槽中离子传输引起的电压损失及优化策略研究

《EES Catalysis》：Transport-induced Voltage Penalties of Aqueous Electrochemical Reactions Involving Proton or Hydroxide Transfer in non-extreme pH conditionsOpen Access

　　

在极端pH条件之外运行的电解槽因其具有稳定性方面的优势，以及能够兼容不同的原料、反应物和产物，正日益受到关注。然而，所报告的槽电压往往远高于其热力学平衡电位，从而削弱了能量效率和可扩展性。在此，我们表明，这一差异源于离子通过电解槽的传输，并且适用于任何涉及H?或OH?的电化学反应，如水的还原、CO?和硝酸盐的还原以及水的氧化。这些由传输引起的电势损失通常在开发后期才被考虑。虽然强酸性和强碱性电解槽可以在维持电极间pH对称的情况下持续承载电流，但非极端pH电解槽不可避免地会形成局部的pH大梯度，从而导致不对称条件。这种局部pH不对称会产生浓度过电位，根据所施加的电流密度和温度，可达到0.5-1 V。最后，我们讨论了最小化局部pH偏移的策略，评估其工业实施风险，并确定减少非极端pH电解槽传输引起的电压损失的途径。

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? 2026 作者。由英国皇家化学会出版

2026

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