电化学（中英文）

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1. 多孔陶瓷支撑型管式固体氧化物电解池性能研究

汪恒吉, 陈文国, 全周益, 赵凯, 孙毅飞, 陈旻, 奥坚科·弗拉基米尔

电化学（中英文） 2023, 29 (12): 2204131-. DOI: 10.13208/j.electrochem.2204131

摘要（479）

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PDF（pc）（2843KB）（3582）

固体氧化物电解池是一种新型能源转换技术，能实现间歇式能源到氢能的高效转化，为能源的有效利用提供了新途径。本文针对固体氧化物电解池金属镍基阴极支撑体在电解过程中的局部氧化以及由此引发的电池结构稳定性问题，提出了一种多孔氧化钇稳定的二氧化锆（YSZ）支撑型管式固体氧化物电解池，其构型为多孔YSZ支撑体/Ni-YSZ燃料极电流收集层/Ni-YSZ燃料极电化学催化层/YSZ/Ce_0.8Sm_0.2O_1.9双层电解质层以及La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ空气电极，研究了造孔剂（聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA）的含量对多孔YSZ支撑体的孔隙率、孔径分布和支撑体机械强度的影响，考察了电解池在H₂O-H₂气氛中的电化学电解性能。研究结果表明，当PMMA含量为25wt.%时，电解池具有最优的综合力学性能和电解催化活性，在750 °C的工作温度下，电解池的产氢气速率为3 mL·min^-1·cm^-2，电解池在10次升降温热循环过程中电解性能衰减为~5%，表现出优良的电解稳定性。本研究结果验证了多孔YSZ支撑型管式电解池的应用可行性。

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2. 电极过程动力学反应速率常数测量的若干方法

韩联欢, 郭佳瑶, 崔苗苗

电化学（中英文） 2024, 30 (2): 2303241-. DOI: 10.13208/j.electrochem.2303241

摘要（330）

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电子转移反应的标准反应速率常数是电化学反应的“本征”动力学性质，也是电极过程动力学研究的重要内容之一，对于电极反应的机理和路径的理解以及电催化剂和电池材料等的筛选和理性设计均具有重要意义。本文将主要介绍电化学反应速率常数测定的实验方法，包括极化曲线、旋转圆盘、超微电极、扫描电化学显微镜、电化学阻抗谱、电流阶跃、电势阶跃以及循环伏安等方法，以期对开展电极过程动力学研究的相关研究人员和学生有所裨益。

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3. 氮掺杂石墨毡对水系醌基氧化还原液流电池性能的影响

张衡, 夏力行, 姜珊, 王福芝, 谭占鳌

电化学（中英文） 2023, 29 (12): 2203231-. DOI: 10.13208/j.electrochem.2203231

摘要（408）

HTML （47）

PDF（pc）（5605KB）（1297）

电极的性能是实现水系醌基氧化还原液流电池（AQRFBs）高能量效率的关键。本文采用尿素水热反应对石墨毡（GF）进行改性，同时研究了水热反应时间对氮掺杂石墨毡表面官能团和结构的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）、比表面积及孔隙度分析仪（BET）、拉曼光谱（Raman）和X射线光电子能谱（XPS）对改性电极的表面形貌、比表面积、碳缺陷、元素含量和表面官能团进行了表征。然后，通过循环伏安法、电化学阻抗谱和单电池循环对改性电极的电化学性能进行了研究。结果表明，氮掺杂提高了石墨毡的比表面积、亲水性和电导率。氮掺杂石墨毡（NGFs）具有优异的电化学催化活性和较低的电荷转移电阻。与GF相比，在100 mA·cm^-2时，电池负极使用NGF-6电极后，醌基氧化还原液流电池的能量效率提高了8.0%。

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4. 2024第二十二次全国电化学大会第二轮通知

电化学（中英文） 2024, 30 (5): 2-.

摘要（7）

HTML （33）

PDF（pc）（399KB）（1111）

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5. 电化学法深度处理电厂脱硫废水

韦聚才, 易娟, 吴旭

电化学（中英文） 2024, 30 (4): 2205041-. DOI: 10.13208/j.electrochem.2205041

摘要（292）

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PDF（pc）（1952KB）（960）

本文介绍了一种用于处理电厂脱硫废水的电聚浮+电解联合工艺深度，实现废水中SS、COD和氯离子的有效去除。通过线性伏安扫描法探究了电厂脱硫废水中亚硫酸根和氯离子在β-PbO₂电极表面的反应机理和相关动力学参数，以此验证了β-PbO₂是良好的亚硫酸盐电催化氧化和电产活性氯的材料。实验室自制方形连续推流式电解槽，分为电聚浮段和电解段。电沉积法自制钛基β-PbO₂网状电极为电解阳极。若以《火电厂石灰石－石膏湿法脱硫废水水质控制指标》（DL/T 997-20006）COD排放标准为处理终点，3.5 V电解电压下某电厂脱硫废水处理能耗仅为10.78 kWh∙m^-3。电解电压为4.0 V时，电解槽运行300 min可去除废水中的绝大多数的COD和氯离子，二者去除率分别为91.43%和92.98%。验证了工艺路线的技术可行性和经济可行性。

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6. 电化学十大科学问题

中国化学会电化学专业委员会

电化学（中英文） 2024, 30 (1): 2024121-. DOI: 10.61558/2993-074X.3444

摘要（31）

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PDF（pc）（837KB）（904）

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7. 机器学习加速氧化还原电位和酸度常数计算

王锋, 程俊

电化学（中英文） 2024, 30 (2): 2307181-. DOI: 10.13208/j.electrochem.2307181

摘要（249）

HTML （23）

PDF（pc）（2022KB）（768）

氧化还原电位和酸度常数作为重要的物理化学性质被应用于分析能源材料重要指标值。为了实现能源材料的计算设计，发展计算电化学的方法，在复杂电化学环境下计算这些性质至关重要。近年来，利用计算电化学方法计算氧化还原电位和酸度常数已经受到了广泛的关注。然而，常用的计算方法如基于隐式溶剂化模型的小分子自由能计算，对于复杂溶剂化环境的处理非常有限。因此，基于第一性原理分子动力学（AIMD）的自由能计算被引入来描述复杂溶剂化环境中的溶质-溶剂相互作用。同时，基于AIMD的自由能计算方法已经被证实可以准确预测这些物理化学性质。然而，由于AIMD计算效率低且计算资源需求大，需要引入机器学习分子动力学（MLMD）加速计算。MLMD通过机器学习方法，构建模拟体系结构到第一性原理计算结果的一对一映射，可以在低成本下实现长时间尺度的AIMD。对于氧化还原电位和酸度常数计算，如何构建训练机器学习势函数模型所需的数据集至关重要。本文介绍了如何通过自动化工作流实现自由能计算势函数的自动化构建，通过机器学习分子动力学计算自由能并转化为对应的物理化学性质。

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8. 电极/碱性聚电解质界面的微分电容曲线和零电荷电位测定

刘晨希, 邹泽萍, 胡梅雪, 丁宇, 谷宇, 刘帅, 南文静, 马溢昌, 陈招斌, 詹东平, 张秋根, 庄林, 颜佳伟, 毛秉伟

电化学（中英文） 2024, 30 (3): 2303151-. DOI: 10.13208/j.electrochem.2303151

摘要（222）

HTML （58）

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碱性聚合物电解质作为现代碱性氢氧燃料电池的核心组成部分，其单离子导体的特性使得“电极/碱性聚电解质”界面的性质与“电极/溶液”界面有所不同。本文使用微电极，运用循环伏安、电化学交流阻抗以及浸入法等方法，测定了电极/碱性聚电解质界面的微分电容曲线和零电荷电位。该界面的微分电容曲线呈“U”状，且存在局域极小值，该极小值所对应的电位与浸入法测得的零电荷电位数值一致。单离子导体的特性使得“电极/碱性聚电解质”界面在零电荷电位两侧表现出不同的电化学极化行为。

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9. 基于BP神经网络的电化学还原硝酸盐过程智能控制

张芯婉, 孟广源, 方立强, 常定明, 李童, 胡锦文, 陈鹏, 刘勇弟, 张乐华

电化学（中英文） 2023, 29 (12): 211215-. DOI: 10.13208/j.electrochem.211215

摘要（315）

HTML （13）

PDF（pc）（3160KB）（699）

电化学还原硝酸盐过程关键在于该废水处理过程中参数的有效控制。基于硝态氮电化学还原的测试数据和各参数间的相关性，得出与出水效果密切相关的四因素，即反应时间、初始浓度、初始pH和电流密度，采用BP神经网络算法建立了电化学法还原硝态氮的预测模型，并验证了模型的准确性。结果表明，4-7-1型BP神经网络网络构型最优，模型预测的去除效果与实测值相吻合，R²为0.9095。利用BP神经网络模型对参数调控，可以优化电化学处理过程：对电流密度进行阶段性调控，在相同处理量下可降低15%的能耗；在水质波动情况下进行电流密度控制，在相同处理时间内可保证出水达标。该研究结果可以为智能控制电化学去除硝态氮的过程提供参考。

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10. 厦门大学“电化学研究范式”暑期学校2024招生简章

电化学（中英文） 2024, 30 (5): 3-.

摘要（2）

HTML （24）

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11. 碳酸酯类电解液中纳米银电极界面过程的原位拉曼光谱研究

谷宇, 胡元飞, 王卫伟, 尤恩铭, 唐帅, 苏建加, 易骏, 颜佳伟, 田中群, 毛秉伟

电化学（中英文） 2023, 29 (12): 2301261-. DOI: 10.13208/j.electrochem.2301261

摘要（504）

HTML （37）

PDF（pc）（1840KB）（669）

锂电池体系中负极表面固态电解质界面相（SEI）对锂电池性能起到至关重要的作用。然而，SEI结构和化学组成复杂，其形成机理至今仍未完全阐明，阻碍了锂电池的发展和应用。本文从方法学角度出发，采用表面增强拉曼光谱（SERS）“借力”策略，通过优化银纳米粒子的结构并借助其外来表面局域等离激元共振作用，开展以EC-DMC为溶剂的碳酸酯类电解液体系中SEI成膜过程的原位研究。为了确保可靠的原位SERS测试，我们设计了一种三电极体系气密拉曼电池。我们利用原位SERS方法，在纳米银电极上获得了SEI成膜过程的组成和结构信息。研究表明，SEI随电位变化呈现出双层结构，其中内层由薄且致密的无机组分构成，外层由疏松的有机组分构成。同时，研究发现LEMC是EC还原的主要成分，而不是LEDC，且金属锂参与的化学反应在形成稳定SEI中的起到关键作用。此外，锂发生沉积后，由于锂与银的合金效应导致其介电常数发生变化，从而削无法进一步增强SEI的拉曼信号。本文为深入理解负极表面SEI的形成及演变过程提供依据，并为今后开展锂电池体系相关界面过程的原位研究提供借鉴。

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12. 联合时频分析：以单孔中电荷穿透深度和电流空间分布为例

王南, 黄秋安, 李伟恒, 白玉轩, 张久俊

电化学（中英文） 2024, 30 (2): 2303141-. DOI: 10.13208/j.electrochem.2303141

摘要（156）

HTML （14）

PDF（pc）（5670KB）（554）

近年来，联合时频分析再次成为研究热点。超级电容器功率密度高和寿命长，但为了优化平衡功率密度和能量密度，需考虑两个关键因素：（1）多孔基质的比表面积；（2）孔内空间电解质可抵达性。本文采用联合时频分析方法，研究孔内电荷穿透深度及电流空间分布。具体开展了如下工作：（i）在复正弦电流激励下，推导单孔的时域响应和频域响应解析解，由此定义了描述电荷扩散行为的时频特征。（ii）采用联合时频方法，分析了内部参数和外部参数对孔内电荷穿透率的影响，揭示了孔内电荷有限扩散和无限扩散之间的演变规律。（iii）基于穿透率临界值，定义了孔内部参数的临界值，由此判断孔内电荷半无限扩散和有限扩散。本文提出联合时频分析方法，实现了多孔电极中复杂物理化学过程的信息融合，联合时频分析最终殊途同归，并提高诊断可靠性。

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13. 用于促进碱性介质中析氢反应动力学的异质结构电催化剂的合理设计

马海斌, 周晓延, 李嘉艺, 程洪飞, 马吉伟

电化学（中英文） 2024, 30 (1): 2305101-. DOI: 10.13208/j.electrochem.2305101

摘要（205）

HTML （35）

PDF（pc）（6670KB）（476）

在碱性介质中，由于电极材料的较高的稳定性，电催化析氢反应（HER）具有实现大规模制氢的巨大潜力。然而，即使对于最突出的铂催化剂，HER在碱性介质中的反应动力学也比在酸性介质中慢2-3个数量级，这是由于碱性环境下质子的浓度较低。异质结构催化剂具有多种结构优势，研究表明，构建异质结构电催化剂是促进碱性HER动力学的有效策略。协同效应是异质结构的一个独特特征，这意味着一个功能活性位点作为水解离的促进剂，另一个活性位点则负责适度的氢吸附，从而协同提高HER催化性能。此外，异质结构中的每个构建模块都是可调节的，为构建最佳催化剂提供了更多的灵活性和可能性。同时，由于界面处两个组分之间存在费米能级差，可以合理地调控每个组分的电子结构，从而大幅度提高碱性介质中的HER催化性能。随着对纳米结构的深入理解，人们开发了更先进的设计策略来构建高性能异质结构电催化剂。本文综述了异质结构催化剂在碱性HER方面的最新发展，以及构建界面异质结构以促进碱性HER动力学性能的合理设计原则。我们首先介绍了HER在碱性介质中的基本反应途径，然后详细讨论了促进碱性HER动力学的新兴有效策略，包括协同效应、应变效应、电子相互作用、相工程和结构工程，最后提出了未来面向实际应用的新型异质结构催化剂设计所面临的挑战和研究机遇。

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14. 悼念国际著名电化学家Allen J. Bard教授

电化学（中英文） 2024, 30 (2): 1-. DOI: 10.61558/2993-074X.3453

摘要（3）

HTML （24）

PDF（pc）（279KB）（445）

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15. 基于电化学-热-力耦合模型的快速充电下锂离子电池的老化特性分析

左东旭, 李培超

电化学（中英文） 2024, 30 (9): 2402061-. DOI: 10.61558/2993-074X.3468

摘要（41）

HTML （8）

PDF（pc）（3025KB）（440）

本文基于电化学-热-力（ETM）耦合模型，对快速充电下锂离子电池（LIB）的老化特性进行了数值研究。首先，通过COMSOL Multiphysics建立并求解了ETM耦合模型。随后，对电池进行了长循环测试，以探索LIB的老化特性。具体而言，从SEI的非均匀分布、SEI生长、热稳定性和应力特性等方面分析了充放电倍率和循环次数的增加对电池老化的影响。结果表明，充放电倍率和循环的增加导致SEI不均匀程度的增加，以及因SEI生成所造成的电池容量损失也随之增加。同时充放电倍率和循环数的增加也分别导致电池的发热量增加和散热率降低，从而使得电极材料热稳定性下降。此外，随着循环的进行，正极材料的von Mises应力高于负极材料，正极材料表现为拉伸变形，负极材料表现为压缩变形，正极的有效锂离子浓度低于负极的有效锂离子浓度，证明了电池正极材料在长循环下所发生的拉伸型断裂主导了容量损失过程。上述研究有助于研究人员进一步探索锂离子电池在快速充电条件下的老化行为，并采取相应的预防措施。

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16. 电催化活性亚甲基化合物的环丙烷化反应

揭亮华, 徐海超

电化学（中英文） 2024, 30 (4): 2313001-. DOI: 10.13208/j.electrochem.2313001

摘要（188）

HTML （18）

PDF（pc）（570KB）（418）

由于三元环结构在中间体、天然产品和药物的合成中发挥着重要作用，这使得开发新的策略以获得环丙烷已变得越来越重要。在此，我们提出了一种通过活性亚甲基化合物和芳基烯烃的分子间脱氢环化合成环丙烷的电催化方法。该电化学过程不需要化学氧化剂，允许从廉价和简单易得的原料中快速获得各种官能团化的环丙烷。

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17. 单分散Cu-TCPP/Cu₂O杂化微球:一种具有优异电还原CO₂产C₂性能的级联电催化剂

万紫轩, Aidar Kuchkaev, Dmitry Yakhvarov, 康雄武

电化学（中英文） 2024, 30 (1): 2303271-. DOI: 10.13208/j.electrochem.2303271

摘要（218）

HTML （14）

PDF（pc）（1922KB）（390）

高效电还原CO₂（ECR）为有价值的多碳产物是解决CO₂排放问题的有效解决方案。基于卟啉的金属有机框架（MOFs）具有多孔结构和有序的活性位点，有望提高ECR生成多碳产物的选择性。本文制备了由铜-四（4-羧基）卟啉（Cu-TCPP）和Cu₂O组成的有机/无机杂化Cu-TCPP@Cu₂O电催化剂，其中TCPP在调控形貌方面起着重要作用。ECR过程中原位形成的Cu与Cu-TCPP（Cu-TCPP@Cu）结合可以抑制析氢，富集CO中间体，促进C-C偶联生成C₂产物。多孔碳（PC）负载的Cu-TCPP@Cu在PC上被还原为Cu纳米簇，同时对C₂产物具有较高的ECR活性和选择性。催化剂在-1.0 V时（相对于可逆氢电极），C₂产物法拉第效率为62.3%，部分电流密度为83.4 mA·cm^-2，是纯Cu₂O和TCPP的7.6倍和13.1倍。本论文研究了催化剂形貌和杂化结构如何提高ECR生C₂产物的选择性，为高性能ECR催化剂的设计提供了新思路。

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18. “电化学研究范式”暑期学校2024圆满结束

电化学（中英文） 2024, 30 (8): 3-.

摘要（1）

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PDF（pc）（4884KB）（362）

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19. 高电压LiCoO₂的表面结构与性能：回顾与展望

方建军, 杜宇豪, 李子健, 樊文光, 任恒宇, 易浩聪, 赵庆贺, 潘锋

电化学（中英文） 2024, 30 (6): 2314005-. DOI: 10.61558/2993-074X.3445

摘要（28）

HTML （24）

PDF（pc）（6154KB）（346）

近年来，高电压LiCoO₂（LCO）正极的研发成为学术界和工业界广泛关注的焦点。研究表明，解决表面问题是提升高电压LCO性能的最有效途径。本综述系统回顾了高电压LCO所面临的问题，包括相变和裂纹的生成、与氧氧化还原相关的问题以及副反应，以及表面结构的退化。接着，我们深入阐述了表面调制，以及表面调制与电解质调制之间的相互作用。最后，我们展望了更先进的LCO正极的发展前景，包括低成本高质量的制造，设计适用于极端条件（如高温、高速充电、低温等）的LCO正极，并实现约220 mAh·g^-1的稳定容量释放。我们期望这项工作能为未来推动高电压LCO的发展和应用提供参考。

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20. 二硫化钼和碳纳米管复合物电极用于盐差能转换

李家俊, 张伟彬, 刘鑫宇, 杨静蕾, 尹易, 杨泽钦, 马雪婧

电化学（中英文） 2024, 30 (6): 2307121-. DOI: 10.13208/j.electrochem.2307121

摘要（97）

HTML （10）

PDF（pc）（6423KB）（344）

海洋占地球水资源总量的97%，地表面积的70%以上。随着化石燃料等不可再生能源的持续消耗与可再生能源的快速发展，人们对海洋资源的利用越来越重视。海洋能包括潮汐能、波浪能、温差能和盐差能等。其中盐差能是海水和淡水相互作用产生的能量，是以化学能形式存在的海洋能，这种能量较多产生在河口处。目前，压力延迟渗透技术、反电渗析技术和电容混合技术是转换盐差能的三种主要技术。本文构建了一种基于电容混合技术的新型盐差电池，使用二硫化钼和多壁碳纳米管复合物电极作为阳极，活性炭作为阴极。将两种不同离子储存机制的材料复合在一起，二硫化钼具有类似石墨烯的层状结构，层间间距约为石墨烯的两倍，是一种可以与钠离子发生插层反应的电池电极材料。多壁碳纳米管具有典型的双电层效应，放电时在其表面吸附钠离子的同时，可以帮助钠离子更快地进入二硫化钼层间，加快离子传输效率和盐差能的转换效率。对该复合材料进行物理和电化学表征，并与活性炭电极组装的盐差电池，测试其盐差能转换能力。浓度响应电压150 mV，经过一个完整的四步循环后，转换能量密度可达6.96 J·g^-1。该器件原材料价格较低，并且不使用离子膜，更加环保，为转换盐差能的研究提供了一种新途径。

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21. 单层石墨烯微米尺度图案化和功能化：调控电子传输特性

崔苗苗, 韩联欢, 曾兰平, 郭佳瑶, 宋维英, 刘川, 吴元菲, 罗世翊, 刘云华, 詹东平

电化学（中英文） 2024, 30 (3): 2305251-. DOI: 10.13208/j.electrochem.2305251

摘要（92）

HTML （13）

PDF（pc）（1383KB）（328）

石墨烯具有优异的物理特性，如单原子厚度、极高的载流子迁移率等。然而，其零带隙的半金属特性限制了其在高性能场效应晶体管中的应用。为此，研究者们提出了石墨烯纳米化、外场诱导、掺杂以及化学图案化等策略，以调控其带隙宽度。但是，这些方法的可控性以及稳定性还需要进一步改善。在本研究中，我们提出采用电化学溴化并结合光刻图案化调控单层石墨烯的电子传输特性，通过这种方法，成功制备了图案化的溴化石墨烯（SLGBr）。进一步研究表明，单层石墨烯的电子传输性能可以通过溴化程度来调控。当溴化程度较小时，SLGBr表现为电阻特性，且其电导随溴化程度增加而减小；当溴化程度增加到一定值时，SLGBr表现为与半导体类似的特性。本研究将为全石墨烯器件的制备提供可行的技术路线，拓展其在微电子领域的应用。

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22. 基于铂纳米颗粒碰撞电化学用于快速检测乳腺癌MCF-7细胞

秦富星, 李明珂, 周汇龙, 文为, 张修华, 王升富, 伍珍

电化学（中英文） DOI: 10.61558/2993-074X.3483
录用日期: 2024-07-09

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23. 电化学促进的镍催化的α-氰基乙酸酯的α-芳基化反应

李子萌, 李章健, 方萍, 梅天胜

电化学（中英文） 2024, 30 (5): 2313004-. DOI: 10.61558/2993-074X.3435

摘要（16）

HTML （16）

PDF（pc）（2383KB）（301）

β-氨基酸在医药领域有着广泛的应用。本文利用镍催化的成对电解策略，发展了一种羰基α-芳基化反应，实现了α-芳基-α-氰基乙酸酯的合成。产物可通过简单还原制备α-芳基-β-氨基酸，具有极高的附加价值。在温和条件下，以缺电子芳基溴与α-氰基乙酸酯为底物，可以良好的收率获得目标产物，且具有较好的官能团兼容性。当芳基溴过于富电子时，目标产物发生自偶联。使用DFT计算了产物负离子的还原电势，表明了富电子芳基取代使产物还原电势降低，更易于在阳极发生氧化。通过电化学分析和机理实验，推测为烯醇负离子配体交换型机理而非自由基加成型机理。

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24. 氮掺杂碳纳米管上钴和钌位点之间的电子通信促进碱性析氢反应

高梦婷, 卫莹, 霍雪萌, 朱文洁, 刘箐箐, 强晋源, 刘婉婉, 王颖, 李旭, 黄剑锋, 冯永强

电化学（中英文） 2024, 30 (9): 2403081-. DOI: 10.61558/2993-074X.3460

摘要（37）

HTML （14）

PDF（pc）（2704KB）（300）

碱性电解水析氢反应作为获取绿色氢能源的重要途径具有广泛的研究意义和应用价值，但其缓慢的电极反应动力学及较高的过电位需要高效稳定的催化剂来加速反应过程。目前商用的铂（Pt）基催化剂因高昂的成本限制了其规模化应用。设计高效、低过电位的非 Pt 电催化剂仍然是一个重大挑战。钌（Ru）基催化剂因具有类 Pt 的活性氢结合能而受到广泛关注。本文以富勒醇和三聚氰胺为基体原料，与氯化钴和氯化钌在 150 °C 水热反应 24 小时，随后在氩气/氢气（5%）混合气氛下 600 °C热解处理，成功在氮掺杂碳纳米管（N-CNTs）上修饰了钴钌（CoRu）纳米合金，制备了一种新型高效的 Co，Ru 双金属电催化剂。得益于 Co 和 Ru 位点之间的电子通信，所得 CoRu@N-CNTs 具有优异的电催化析氢反应活性。在 1 mol·L ^-1 氢氧化钾水溶液中达到 10 mA·cm ^-2 的电流密度，所需过电位仅为 19 mV，塔菲尔斜率为 26.19 mV·dec^-1，优于基准 Pt/C 催化剂。本研究将为高效析氢电催化剂的设计与制造开辟一条新的道路，有力推动电解水制氢技术在能源存储与转化领域的应用推广，为我国“碳达峰与碳中和”战略目标的实施蓄势赋能。

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25. 利用膨胀网作为双极板流道结构优化碱性水电解槽

熊海燕, 朱振啸, 高鑫, 范晨铭, 栾辉宝, 李冰

电化学（中英文） 2024, 30 (9): 2312281-. DOI: 10.61558/2993-074X.3469

摘要（6）

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PDF（pc）（3302KB）（279）

碱性水电解制氢是现今最为成熟的水电解制氢技术。电解槽由多个电解小室组成，单个电解小室由隔膜、电极、双极板和端板等组成。现有工业的双极板流道结构为凹凸结构，通过模具冲压成型制备，制备成本高且困难。凹凸结构电解小室存在电解液流动不均匀和电流密度低的问题，进而增加了碱性水电解制氢的能耗和成本。因而，本文首先根据现有工业的凹凸双极板流道结构搭建电化学和流动模型，分析电解小室电流密度、电解液流动和气泡分布情况。模型可靠性已通过与文献实验数据对照验证。其中，电化学电流密度决定了气体产率，气体在电解液中流动反过来影响电化学反应活性比表面积和欧姆电阻。结果表明，凹凸结构电解小室凹球底部流动速度几近为零，凸球表面电解液流速较大，流道结构中存在旋涡，电解液分布不均。接着，建模优化碱性水电解槽的流道结构，比较了凹凸结构、网状、菱形和膨胀网结构电解小室电化学和流动性能。结果表明，膨胀网结构电解小室电流密度最大，为3330 A/m²，电解液流速最大，为0.507 m/s。相同电流密度下，过电位最小，能耗最低。本文对碱性水电解槽流道结构的全面理解和优化提供一定的指导意义，为大规模电解槽设计提供理论基础。

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26. 基于山梨醇添加剂电解质的可逆锌电化学

孙琼, 杜海会, 孙田将, 李典涛, 程敏, 梁静, 李海霞, 陶占良

电化学（中英文） 2024, 30 (7): 2314002-. DOI: 10.61558/2993-074X.3447

摘要（41）

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在水系锌离子电池中，锌枝晶、析氢，以及不稳定的锌界面使其表现出低的库仑效率和较差的循环性能。本文选用富含羟基的山梨醇作为电解质添加剂，用于重塑锌的溶剂化结构和调整锌阳极界面化学，有效抑制了水的分解以及锌枝晶的产生。一方面山梨醇与水分子强相互作用可以形成氢键网络，改变Zn²⁺离子与水分子之间的溶剂化壳层，减少结合水的比例，降低游离水活性；另一方面山梨醇和Zn阳极界面之间的吸附调节了Zn阳极表面结构，减少其与水分子的接触，获得热力学稳定、高度可逆的Zn电化学沉积/溶解。结果表明，含有山梨醇添加剂的Zn/Zn对称电池在1 mA·cm^-2和1 mAh·cm^-2的条件下实现了长达2000小时的循环寿命，在5 mA·cm^-2和5 mAh·cm^-2条件下也能超过250小时的循环寿命。添加山梨醇的Zn/Cu不对称电池获得了99.6%的库仑效率，比纯2 mol·L^-1 ZnSO₄电解质具有更高性能。Zn/PNDA全电池可在1 A·g^-1电流密度下稳定放电超过2300次，并且保持了较好的电池容量。本论文通过向传统电解质中添加安全无毒的山梨醇，提升了对锌阳极界面的保护作用以及循环性能，改善了锌的可逆沉积/溶解电化学性能，为高性能水系锌离子电池的探索提供了新思路。

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27. 以掺氢天然气为燃料直接内重整固体氧化物电池堆的稳定性

汤亚飞, 武安祺, 韩贝贝, 刘华, 包善军, 林王林, 陈铭, 官万兵, Subhash C. Singhal

电化学（中英文） 2024, 30 (1): 2314001-. DOI: 10.61558/2993-074X.3430

摘要（23）

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本文研究了掺氢天然气直接内重整平管型固体氧化物电池短堆的长期稳定性和衰减机理。通过约3000小时的实测实验，结果显示，电堆的总体衰减率为2.3% kh^-1，电堆中三个金属连接板的面积比电阻分别增加了0.276 Ω·cm²、0.254 Ω·cm²和0.249 Ω·cm²，但电堆中两个电池的电压反而分别增加了3.38 mV·kh^-1和3.78 mV·kh^-1。电堆衰减主要由金属连接件表层氧化及其与阴极集流层材料反应生成SrCrO₄物质，两者共同作用增大了电池与金属连接体间的界面电阻所致。结果表明，以掺氢天然气为燃料直接内重整平管型固体氧化物燃料电池电堆具有良好的稳定性。本文工作为掺氢天然气在固体氧化物燃料电池堆中的直接内重整应用提供了理论参考与实验依据。

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28. 氧化铜光电化学分解水反应速率方程

高博远, 冷文华

电化学（中英文） 2024, 30 (8): 2312111-. DOI: 10.61558/2993-074X.3467

摘要（15）

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P型半导体光催化分解水是一种非常有前景的制氢方法。尽管对其反应动力学进行了很多研究并取得了不少进展，但建立其速率方程鲜见文献报道。本文采用积分电量和电化学阻抗谱等多种电化学方法研究了典型p型半导体氧化铜（CuO）光电化学分解水时光生电荷浓度、界面电荷转移速率常数及其与反应速率（光电流表示）之间的关系，力图建立其速率方程。结果表明，电极界面电荷转移速率常数与光生电荷浓度指数相关，光电流等于此速率常数乘以光生电荷浓度，反应级数（以光生电荷计）为一级，不同于常规化学反应速率方程和类似文献报道结果。这种光生电荷浓度相关的电荷转移速率常数主要是由于光生电荷在表面态中积累导致费米能级钉扎（伽伐伲电位是反应主要驱动力）和/或Frumkin行为（化学位是反应主要驱动力）引起。我们认为，该速率方程的建立对进一步研究CuO光电极析氢反应机理和设计CuO基高性能光催化剂具有指导意义。

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29. 金属有机框架功能化的纳米通道对锶离子进行高灵敏度检测

王旭刚, 何正旭, 丁德芳, 罗雪芹, 戴力, 张炜奇, 马群, 黄羽, 夏帆

电化学（中英文） DOI: 10.61558/2993-074X.3482
录用日期: 2024-07-23

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30. 以芳基重氮盐为芳基前体电化学合成芳基取代的苯并噻吩和菲

蓝丽媛, 蒋洋叶, R. Daniel Little, 曾程初

电化学（中英文） 2024, 30 (4): 2313002-. DOI: 10.13208/j.electrochem.2313002

摘要（60）

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芳基取代的苯并噻吩和菲是药物化学和材料科学中的重要结构单元。尽管已经投入了很多来制备这类化合物，并且已经开发了多种方法来构建2-取代的苯并噻吩核心结构，但仍然需要环境友好且有效的合成方法。基于我们以前的以芳基重氮盐为芳基前体的电化学Minisci型芳基化反应，以及来自König小组的工作，本文使用成对电解以苯重氮盐为芳基前体来获得2-芳基苯并噻吩和9-芳基菲。首先，选择2-甲硫基苯重氮盐1a和4-甲基苯乙炔2a作为模型底物，通过考察溶剂、支持电解质、电极材料和电流密度来优化反应条件。经过大量的努力，发现在装备有石墨毡阳极、镍片阴极的单室电解池中，使用n-Bu₄NBF₄作为支持电解质，DMSO作为溶剂，控制在4 mA·cm^-2条件下恒流电解，获得89%产率的所需产物3a。在最佳条件下，考察该电化学方案和底物范围的普适性。结果表明，烷基乙炔和芳基乙炔都适用于该方法，并成功地得到了一系列芳基取代的苯并噻吩衍生物。考虑到菲类化合物在药物化学和材料科学中的广泛应用，将此方案应用到菲衍生物的合成中，获得了相应的9-芳基菲衍生物。最后，通过循环伏安法分析了可能的机理。2-甲硫基苯重氮盐1a在CH₃CN中相对于Ag/Ag⁺在-0.4 V处产生一个显著的不可逆还原峰，而在扫描电位窗口中没有检测到苯乙炔2a的信号。此外，尽管峰电流略有增加，2a的存在没有改变1a的还原峰电位。这些结果表明1a的还原比2a的还原容易。基于循环伏安分析和光催化结果，我们提出了成对电解机制，即芳基重氮盐1a在阴极的电化学还原产生芳基5a，然后芳基5a加成到苯乙炔上，在分子内环化后产生乙烯基6a和磺酰基7a。最后，7a的阳极氧化，接着用DMSO脱甲基化，生成目标产物3a。总之，我们发展了一种成对电解法来合成2-芳基苯并噻吩衍生物和9-芳基菲衍生物。该方案具有广泛的底物范围和官能团耐受性，进一步证明了芳基重氮盐作为多用途芳基自由基来源通过电化学还原产生芳基自由基的实用性。

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