電催化劑是電解池和燃料電池等新能源存儲與轉(zhuǎn)化技術(shù)的核心要素。電催化劑傳統(tǒng)合成方法（如水熱法、沉淀法）對催化劑形貌、尺寸、晶面及活性位點(diǎn)的控制能力有限，導(dǎo)致批次差異大；高通量原位制備與檢測技術(shù)的融合，不僅提升了電催化劑研發(fā)效率，還通過真實(shí)環(huán)境下的動態(tài)解析深化了對催化機(jī)制的理解，為設(shè)計(jì)高效、穩(wěn)定的催化劑提供了強(qiáng)有力的工具。
環(huán)盤電極進(jìn)展
傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極（Rotating Ring-Disk Electrode, RRDE）是電化學(xué)研究、尤其是電催化性能評價中經(jīng)典且強(qiáng)大的工具。它通過在環(huán)盤電極（Rotating Disk Electrode, RDE）的基礎(chǔ)上增加一個同心環(huán)形電極構(gòu)成。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，環(huán)電極的制作工藝復(fù)雜，當(dāng)環(huán)電極材料較脆、尺寸較小或環(huán)寬度較窄時，制作難度和成本顯著增加。另外，旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極裝置長期被國外廠商占據(jù)主要市場份額，儀器成本和維護(hù)費(fèi)用顯著增加。
隨著科研和產(chǎn)業(yè)界對高效、快速催化劑篩選需求的日益增長，傳統(tǒng)RRDE的單點(diǎn)測試模式已難以滿足需求。為了突破這一瓶頸，高通量技術(shù)與旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極的結(jié)合成為了一個重要的研究方向。
歐世盛高通量電化學(xué)篩選平臺
傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極（RRDE）單點(diǎn)測試模式難以滿足催化劑快速篩選需求，效率瓶頸亟待突破。旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極的微型化/陣列化改造可同步測試多個樣品，通量提升 5-10倍，實(shí)現(xiàn)“一日千樣”的篩選效率，能夠快速制備和評估催化劑的性能，且具有成本低廉、高效便捷、可重復(fù)性強(qiáng)等優(yōu)勢，為電催化研究提供了全新路徑。
歐世盛研發(fā)團(tuán)隊(duì)同清華大學(xué)化學(xué)工程系王凱老師聚焦電催化劑的高通量篩選，設(shè)計(jì)開發(fā)出了一種在線程序制備系統(tǒng)和類環(huán)盤電極檢測體系。該體系盤電極和環(huán)電極分離，盤電極在底部，環(huán)電極在上部，便于負(fù)載催化劑，不再需要倒置干燥，且該體系易于組裝，隨時可以更換盤電極，減少電極間的距離，更精準(zhǔn)闡釋催化劑性能。
應(yīng)用場景
1、中間產(chǎn)物/副產(chǎn)物的原位制備/原位檢測
環(huán)電極可以設(shè)定在特定的電位，選擇性地氧化或還原這些擴(kuò)散過來的中間體/副產(chǎn)物，從而實(shí)現(xiàn)對它們的定量、原位檢測。這對于理解反應(yīng)機(jī)理（如氧還原反應(yīng)ORR 是 4 電子還是 2 電子途徑）、催化劑選擇性（目標(biāo)產(chǎn)物 vs副產(chǎn)物）至關(guān)重要。
2、 評估催化劑選擇性
提供了一種直接、定量評價催化劑選擇性的電化學(xué)方法。通過測量環(huán)電極上捕獲的副產(chǎn)物電流與圓盤電極上總電流的比值（捕獲率），可以直接計(jì)算催化劑對目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性。
3、研究反應(yīng)動力學(xué)與機(jī)理
結(jié)合圓盤電極的 Levich 和 Koutecky-Levich 分析（提供總反應(yīng)動力學(xué)信息），以及環(huán)電極提供的中間體信息，可以構(gòu)建更完整、更精確的反應(yīng)機(jī)理模型。
結(jié)語
旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極（RRDE）與高通量技術(shù)的深度融合，將加速電催化劑研發(fā)從單點(diǎn)制備到高通量制備表征的范式轉(zhuǎn)變。這一創(chuàng)新技術(shù)不僅為電催化劑開發(fā)提供了新一代基礎(chǔ)設(shè)施，還通過高通量自動化設(shè)備與催化劑性能檢測裝置的聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)了催化劑性能數(shù)據(jù)的批量獲取；不僅顯著提高了研發(fā)效率，更為 Al+Science 的深度融合奠定了堅(jiān)實(shí)的硬件基礎(chǔ)，推動電催化劑研發(fā)進(jìn)入智能化、高效化的新階段。
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