该原位工况拉曼电化学流动电解池,可对电极表面发生的电化学反应开展实时光学观测。拉曼激光透过透明窗口照射至气体扩散电极(GDE)表面,采集电极表面的变化信息,解析电化学反应过程。
电解池为三腔结构,包含工作电极腔、气体腔以及对电极腔。采用类 H 池构型:工作电极腔叠置于气体腔上方;对电极腔与工作电极‑气体扩散电极腔之间通过隔膜隔开。工作电极腔适配气体扩散电极与平面电极,可同时容纳气体扩散电极与参比电极。
透明窗口直接布置于气体扩散电极上方,使拉曼激光可聚焦于电极表面,并收集散射光。碗形光学窗口能够进一步缩短观测距离,提升拉曼观测效果。
气体腔、工作电极腔、对电极腔三腔式结构,腔室之间由隔膜或气体扩散电极本体进行分隔,可模拟贴近实际工况的实验条件。
采用 PEEK 等耐蚀材质制备,可耐受腐蚀性电解液。
反应气体输送至气体扩散工作电极,电解液同步流经电解池。施加电位后,电化学反应在气体扩散电极表面发生。拉曼激光穿过石英窗口,作用于电极‑电解液界面,实现工况条件下的实时原位测试,获取分子特征振动指纹信号,得到动态反应环境的相关信息。
气体扩散拉曼电化学电解池可应用于燃料电池、电池电极‑电解液界面研究、电催化分解水与析氢反应、氧还原 / 析氧反应、二氧化碳还原反应等方向。原位工况拉曼光谱技术可获取实验过程中材料结构与形貌演变信息,具备极高的研究价值。
文献参考