【高端测试 找华算】专注测试分析服务、自有球差电镜机时、全球同步辐射资源，20000+单位服务案例！经费预存选华算，高至16%预存增值！提高传质速率是加速HER过程中动力学的策略之一。在HER过程中，水的扩散是主要的传质过程。然而，由于水的电中性，水分子不受阴极处负电场引起的静电力的影响；并且在没有电场加速的情况下，仅依赖于扩散的传质过程限制了阴极的反应速率。更严重的是，随着H2气泡的持续形成，电极表面保留的H2气泡阻碍了水向电极表面的扩散，大大降低了反应过程的传质速率。H2气泡来源于气泡核，H2气泡核的成核过程可以在电解质中或在催化电极表面进行。随着H2形成的不断进行，电极表面附近/上的气体核继续生长，形成更大体积的气泡。这些产生的H2气泡要么留在电极表面，要么悬浮在电极表面附近，从而在电极表面的扩散层附近形成气泡层，阻碍了水向电极表面的传质。基于此，清华大学王海辉、广东省科学院成晖和华南理工丁良鑫等提出了一个“准气相”电解水反应系统来克服上述挑战。该反应体系的主要特征是HER反应的主要位点通过毛细管效应从水溶液转移到水溶液上方的气相环境中。为了实现“准气相”体系，研究人员在莲花状多孔碳电极上原位生长掺杂碳纳米管，重建通道壁，增强电极的亲水性，从而赋予较强的毛细管力。电化学试验表明，与传统电解系统相比，准气相系统中HER所需的过电位大大降低(在250 mA cm-2电流密度处降低了0.31 V)。系统的表征和理论计算结果表明，与传统的电解水系统相比，所提出的新型反应系统和独特的电极结构设计具有以下优点：1.水溶液通过毛细管作用上升在多孔碳电极上形成的超薄电解质膜层，不仅能提供有效的三相反应界面，而且能有效抑制H2气泡的聚集，降低其扩散阻力；2.附着在莲花状多孔碳电极通道上的含氮碳纳米管不仅为HER提供了丰富的活性位点，而且由于其优良的亲水性和毛细管结构，提供了丰富的吸水通道，从而保证了水电解质的持续供应；3.莲花状腔结构为H2的扩散提供丰富的运输通道。总的来说，该项研究从反应体系优化的角度为提高HER的效率提供了新的思路，也为H2析出动力学的研究提供了新的模型。High mass transfer rate in electrocatalytic hydrogen evolution achieved with efficient quasi-gas phase system. Angewandte Chemie International Edition, 2024. DOI: 10.1002/anie.202414493🌟 同步辐射，找华算 ！三代光源，全球机时，最快一周出结果，保质保量！👉全面开放项目：同步辐射硬线/软线/高能/液体/原位/SAXS/GIWAXS/PDF/XRD/数据拟合！🏅 500+博士团队护航，助力20000+研究在Nature&Science正刊及子刊、Angew、AFM、JACS等顶级期刊发表！👉 点击阅读原文加我，立即领取更多优惠💖
