由于目前氫能相關(guān)的PEM電解水制氫和PEMFC成為研究熱點(diǎn)，在這兩類應(yīng)用中所涉及到的電化學(xué)催化反應(yīng)，即HER, OER, HOR和ORR等反應(yīng)動(dòng)力學(xué)成為制約催化劑性能的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極(RDE )和旋轉(zhuǎn)環(huán)盤(pán)電極(RRDE)，與電化學(xué)工作站搭檔已經(jīng)成為研究電催化反應(yīng)Z重要的工具。

比如，在質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）中，陰極的氧氣還原反應(yīng)(ORR)通常都是通過(guò)貴金屬Pt等催化來(lái)實(shí)現(xiàn)。理想狀態(tài)下，O2在盤(pán)電極上催化劑的催化還原產(chǎn)物為H2O(即4電子反應(yīng))，但在實(shí)際催化劑反應(yīng)進(jìn)程中，O2還原反應(yīng)不可避免的會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)副產(chǎn)物或中間產(chǎn)物，如過(guò)氧化氫(H2O2)等。

為了檢測(cè)中間產(chǎn)物過(guò)氧化物的量，可以通過(guò)環(huán)電極收集和探測(cè)電催化劑產(chǎn)生過(guò)氧化物的趨勢(shì)，對(duì)O2還原反應(yīng)電子數(shù)及產(chǎn)物進(jìn)行量化分析。即RRDE與在雙恒電位儀聯(lián)合，同時(shí)同步進(jìn)行測(cè)試，其中一臺(tái)控制圓盤(pán)電極極化(LSV)，另外一臺(tái)在浮地模式下控制環(huán)電壓為恒電位模式，在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，盤(pán)電極上的反應(yīng)產(chǎn)物或中間體擴(kuò)散至環(huán)電極，由環(huán)電極進(jìn)行收集分析檢測(cè)。

具體測(cè)試步驟如下:

1、打開(kāi)普林斯頓電化學(xué)VersaStudio 軟件選擇Advanced Action

選擇RRDE 步驟，并設(shè)置轉(zhuǎn)速(0.001V/RPM)

分別設(shè)置Disk為L(zhǎng)SV， Ring 為Chronoamperometry(恒電壓)

點(diǎn)擊運(yùn)行，同時(shí)同步啟動(dòng)盤(pán)/環(huán)實(shí)驗(yàn)，設(shè)置Y2顯示環(huán)電流

可設(shè)置自動(dòng)序列實(shí)驗(yàn)，獲得不同轉(zhuǎn)速的響應(yīng)曲線

接下來(lái)就是帶入公式計(jì)算電子反應(yīng)數(shù)了

除RRDE可以搭檔普林斯頓PARSTAT 3000-DX之外，普林斯頓電化學(xué)也可以提供更多不同型號(hào)與旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極(RDE 616A)和旋轉(zhuǎn)環(huán)盤(pán)電極(RRDE, 636A)搭配使用，比如VersaSTAT 3/3F/4, PARSTAT 4000A/PMC等，可解決以下更多電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)難題。

•  電解/電鍍/沉積、電合成、陽(yáng)極氧化等反應(yīng)機(jī)理研究；

•  電催化氧還原研究（ORR）、氧析出研究（OER）、氫析出（HER）和二氧化碳

  還原等(CO2RR)等

•  金屬材料電化學(xué)腐蝕行為研究，如流體腐蝕評(píng)價(jià)等；