微电极应用：用于电化学产生的氢气原位检测的收集

本次分享一篇由中科院宁波材料所院新能源所研究团队在《Heliyon》上发表的一篇学术论文A collector-generator cell for in-situ detection of electrochemically produced H₂。本研究描述了一种用于原位检测电化学产生的氢气的收集-发生器（C-G）电池。该电池主要由两个涂有铂纳米粒子的氟掺杂锡氧化物（FTO）电极组成，通过电催化氧化H2产生的电流大小用于定量分析在发生器处产生的H₂。

研究背景：化石燃料的过度开采和利用导致全球能源危机，因此，开发清洁、高效的可再生能源变得迫切。氢气作为一种替代能源，在能源存储、工业和交通领域得到了广泛应用。

实验方法：

• 制备实验装置：通过热分解还原氯铂酸在FTO玻璃片上制备Pt纳米粒子。

• 电化学实验：使用C-G电池、Ag/AgCl参比电极和铂丝对电极，精确量化收集电极的氧化电流和发生器的还原电流。

• 数据分析：根据法拉第定律估算在发生器处产生的H₂或在收集器处氧化的H₂的摩尔数。

实验结果：

• C-G电池在设定的电位下，能够稳定地产生并检测H₂，总的法拉第效率约为70%。

• 使用气相色谱测量H₂的扩散损失，并校准收集效率。

• 通过Tafel图分析了C-G电池的动力学。

结论：所描述的C-G电池设计提供了一种可靠和可重复的H₂测定方法，具有快速检测H₂的潜力。

微电极在本文中的应用：文章中使用了H₂微电极来监测双工作电极室中H₂浓度的变化。微电极用于评估C-G电池的检测限和灵敏度。实验中，当发生器电位设定在-0.6 V vs. Ag/AgCl时，H₂浓度在5分钟内达到了约313 μmol/L，随后由于H₂从发生器扩散到溶液中，浓度急剧下降。当H₂浓度稳定在约203 μmol/L时，设定收集器电位为0.5 V vs. Ag/AgCl，H₂浓度的下降证明了H₂被氧化为H⁺，并且在8分钟后保持在45 μmol/L。通过这些数据，确定了C-G电池的检测限约为45 μmol/L，灵敏度约为1 mA/55 μmol L⁻¹。这表明微电极是作为检测和量化C-G电池中H₂浓度变化的重要工具。

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