電(dian)化(hua)學(xue)應(ying)用(yong)在(zai)電(dian)催(cui)化(hua)領(ling)域(yu)研(yan)究方向及(ji)常見電(dian)化(hua)學(xue)器材(cai)

這是壹篇(pian)2017年發表(biao)於(yu)science的(de)材料(liao)設計(ji)綜(zong)述。插(cha)圖(tu)中(zhong)為(wei)我們展(zhan)示(shi)了(le)未(wei)來(lai)能源(yuan)的(de)利用(yong)路(lu)徑(jing)。未(wei)來(lai)我們將(jiang)太陽(yang)能、風(feng)能(neng)、水力發電(dian)、火(huo)力發電(dian)以(yi)電(dian)網(wang)形(xing)式(shi)壹路(lu)輸(shu)送(song)至電(dian)力(li)運輸(shu)系(xi)統，另(ling)壹(yi)路(lu)用(yong)於(yu)電(dian)化(hua)學(xue)氮(dan)還原(yuan)合成氨、二氧化(hua)碳(tan)還(hai)原制備(bei)碳(tan)氫(qing)化(hua)合物(wu)、電(dian)解水制備(bei)氫(qing)能(neng)。其(qi)中氨可用(yong)於(yu)農業，碳氫化合物(wu)用(yong)於(yu)化學(xue)品(pin)，氫(qing)氣(qi)用(yong)於(yu)燃料電(dian)池(chi)。

因此(ci)，我(wo)們電(dian)催(cui)化(hua)領(ling)域(yu)重(zhong)點(dian)關(guan)註(zhu)氫(qing)燃料電(dian)池(chi)陽(yang)極的(de)氫氧(yang)化（HOR）、陰(yin)極的(de)氧還(hai)原(ORR)，電(dian)解水制氫(qing)陽(yang)極的(de)氧析(xi)出(OER)、陰(yin)極的(de)氫析(xi)出(HER)，碳(tan)循(xun)環(huan)中陰(yin)極的(de)二氧(yang)化碳(tan)還原(yuan)(CO2RR)，氮(dan)循(xun)環(huan)中陰(yin)極的(de)氮(dan)還原(yuan)(NRR)，產(chan)業化研究中(zhong)可能要(yao)關(guan)註(zhu)它(ta)們的(de)氧化(hua)還原(yuan)全反(fan)應。

其實電(dian)化(hua)學(xue)應(ying)用(yong)的(de)範圍十分(fen)廣泛。在《電(dian)化(hua)學(xue)原(yuan)理(li)與應用(yong)》第(di)壹頁中(zhong)，描(miao)述了電(dian)化(hua)學(xue)“可用(yong)於(yu)不(bu)同(tong)現(xian)象、各(ge)類器件(jian)、各(ge)種(zhong)電(dian)池(chi)和各(ge)種(zhong)技術(shu)等(deng)不(bu)同(tong)領(ling)域(yu)"。

我(wo)們初中學(xue)習過電(dian)解水裝置(zhi)，它(ta)基(ji)本由(you)陰極(ji)電(dian)極(ji)、陽(yang)極電(dian)極(ji)（兩電(dian)極(ji)體系(xi)）、電(dian)解液(ye)、電(dian)化(hua)學(xue)池(chi)（燒(shao)杯(bei)、量筒(tong)）組成。電(dian)化(hua)學(xue)發展(zhan)到(dao)現在，已經有三電(dian)極(ji)、四電(dian)極(ji)甚至五電(dian)極(ji)體系(xi)了(le)。右圖就是(shi)壹個(ge)三(san)電(dian)極(ji)體系(xi)示(shi)意圖，分(fen)別由(you)電(dian)化(hua)學(xue)工作(zuo)站(zhan)、電(dian)解池、工作(zuo)電(dian)極(ji)（WE）、參比(bi)電(dian)極(ji)(RE)、對(dui)電(dian)極(ji)(CE)、液(ye)態電(dian)解液(ye)等(deng)組成。

三電(dian)極(ji)體系(xi)的(de)工作(zuo)電(dian)極(ji)是我(wo)們主要的(de)研究對(dui)象，當(dang)我們研究還(hai)原(yuan)反(fan)應時(shi)，它(ta)就作(zuo)為陰極(ji)，當(dang)我們研究氧(yang)化(hua)反(fan)應時(shi)，它(ta)可以當(dang)陽(yang)極。

對(dui)電(dian)極(ji)壹般(ban)由(you)石墨(mo)或鉑(bo)金(jin)組成，與工作(zuo)電(dian)極(ji)形(xing)成回(hui)路(lu)，組成氧(yang)化(hua)還原反(fan)應對(dui)。

參比(bi)電(dian)極(ji)在三(san)電(dian)極(ji)體系(xi)中(zhong)充當(dang)基(ji)準(zhun)角(jiao)色(se)，幫(bang)助(zhu)電(dian)化(hua)學(xue)工作(zuo)站(zhan)準確(que)定位工作(zuo)電(dian)極(ji)和對(dui)電(dian)極(ji)上的(de)電(dian)位(wei)差。參比(bi)電(dian)極(ji)常見(jian)有飽(bao)和(he)甘(gan)汞電(dian)極(ji)，適用(yong)於(yu)酸(suan)性、中(zhong)性(xing)電(dian)解液(ye)；銀/氯(lv)化(hua)銀電(dian)極(ji)，適用(yong)於(yu)中性(xing)，短期可用(yong)於(yu)酸(suan)性。

它(ta)們具體的(de)電(dian)極(ji)電(dian)勢(shi)與保護(hu)液(ye)的(de)濃度相(xiang)關(guan)，大(da)家可與廠商詢問參考(kao)值(zhi)或自(zi)己(ji)做(zuo)矯正實驗(yan)得出。