RDE旋轉圓盤電極技術幾個知識點分享

更新時間：2023-04-12 點擊次數：2410

　 1、電化學反應包含界面傳荷反應和傳質反應2個過程，整體速度受限于最慢的那步反應。

　　2、穩態測試過程中，使用mm級常規尺寸的電極測試（微電極除外，比如直徑10μm的電極），往往受傳質限制，無法研究速度較快電化學反應的動力學。

　　3、為了強化傳質，20世紀40年代以來，逐漸發展了RDE、RRDE技術，電流密度分布均勻，達到穩態電流的時間短，成為一種很有優勢的穩態測量技術。

　　4、對于RDE而言，流體動力學邊界厚度L受電極轉速控制，與電解液粘度系數有關，對于水溶液，1600 rpm，邊界厚度約280μm。

　　5、RDE旋轉時，傳質擴散層厚度隨著轉速增加而降低，1600rpm，常規酸堿電極液下，擴散層厚度約12μm，比靜止溶液典型的擴散層厚度100μm小1個數量級左右。

　　6、ORR測試，半波是極限擴散電流密度一半對應的電勢，可以取一定電壓范圍（0.4-1 V RHE）數據，通過Sigmoidal函數曲線擬合得到。可以定性評價催化劑活性，但是催化劑載量和轉速對其有一定影響。

　　7、Pt催化劑測試ORR，一般選0.9 V RHE活性，然而文獻中報道的活性差異很大（甚至一兩個數量級），可能與不同公司（JM、TKK、E-Tek）有關，也可能與載量、催化劑放置過久性能退化（最好不超過半年），還有測試技巧（比如ink制膜）、雜質等有關。

　　8、商業Pt/C，通過HUPD或者CO溶出測試，ECSA應該大于70 m2/g。在0.1 M高氯酸，0.9 V RHE，面積比活性應該大于0.2 mA/cm2，質量比活性應該大于0.15 mA/ug。

　　9、RRDE測試H2O2產率，測量初期，由于Pt會發生表面氧化，因此會有一個隨時間衰減的背景電流。可以預先在高電位極化一段時間，消除背景電流。

　　10、如果要測試H2O2產率低于1%，需要用CI電流中斷法測試。該方法可以消除背景電流干擾，可以測量超低H2O2產率，比如0.01%。

　　11、RDE轉速要適當，保證層流，如果低于100 rpm，自然對流較大，如果轉速太高，可能產生湍流，文獻一般400-2500 rpm，是合適的。

　　12、Nafion有兩個副作用，第一個是磺酸根陰離子會吸附在鉑表面，第二個是會包裹催化劑，阻礙氧氣傳質。

　　13、RDE技術也有局限，由于技術限制，往往不能超過10000rpm，與微電極相比，傳質能力還是有限。半徑10μm的微電極，傳質速度相當于2485 rpm，半徑1μm的微電極，傳質速度相當于248500 rpm。這是RDE很難做到的。

　　14、PEMFC實際工藝，傳質是基于氣體對流，比RDE約快3個數量級。