我院吕晶晶教授在国际著名期刊Carbon发表学术论文

近年来，碳基气体扩散层（GDL）作为催化剂的涂覆层，具有优异的导电性和导气性，在流动电解池中用于构建气-液-固界面反应场所，可以有效提高电化学反应的效率。然而，一旦施加电位，GDL在阳极不可避免地发生碳腐蚀即碳氧化反应（COR），生成CO₂和CO，导致GDL物理结构的破坏并出现水淹现象，降低电解性能，最终导致电化学反应终止。因此，准确认识和分析腐蚀机理，制定有效的控制策略是十分必要的。研究人员开发各种缓解碳腐蚀的方法，例如在阳极上使用高效析氧反应（OER）催化剂来促进水电解和增加碳材料的结晶度。然而，这些研究大都是在低电流密度的H型电解池中进行，主要是定性研究，这些研究结果对于抑制流动电解池的碳腐蚀现象并不匹配。因此，定性、定量地研究流动电解池中阳极GDL碳腐蚀现象并制定有效的抑制COR策略，具有重要的科学和现实意义，促进流动电解池的大规模商业化发展。

图1：流动电池中阳极碳腐蚀现象监测和控制的示意图

本论文使用氧化铱负载的GDL为阳极，匹配析氢反应的阴极，结合连接气相色谱的流动池，探究电流密度为500 mA/cm²以内的阳极碳腐蚀现象。结果表明，在惰性气氛的碱性电解液下进行电解可有效抑制COR，其中CO₂和CO的生成速率分别显著降低至89 mmol•g^-1•h^-1（空气气氛：212 mmol•g^-1•h^-1）和13 mmol•g^-1•h^-1（空气气氛：21 mmol g^-1 h^-1）。作为补充的定性策略，电解前后阳极表面的疏水性维持能力可以反映碳腐蚀程度。此外，基于GDL是由大孔碳纤维衬底和微孔碳球层组成，了解碳材料本身的特性，也将有助于抑制GDL的腐蚀。碳材料良好的石墨化程度和OER活性也对抑制腐蚀起到了重要作用。因此，进一步改性碳基GDL本身也将有助于在超过500 mA/cm²的电流密度下抑制腐蚀。本工作的成果有望应用于与其他有价值的阴极还原反应的耦合，如电催化CO₂还原反应以及有机电合成等。

该成果以“Monitoring of anodic corrosion on carbon-based gas diffusion layer in a flow cell”为题发表在Carbon期刊（IF=11.307，JCR一区）上。澳门新葡平台网址8883为唯一通讯单位，我院博士后徐婷为第一作者，我校吕晶晶教授和王舜教授为共同通讯作者。

【原文链接】：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000862232300