9月30日，记者从中国科学院广州能源研究所获悉，该所在电极多维度原位动态测试推动固体聚合物水电解膜电极稳定化研究方面取得进展。团队利用电极“局域离子-质量-微区电化学-气泡可视化”多维度原位动态测试平台，建立了可视化电流分布成像、局域离子动态监测及扫描电化学显微镜-石英晶体微天平联用（SECM-QCM）等原位测试方法，实现高活性长寿命AEM水电解器开发。

水裂解层阳极局域pH调控膜电极稳定化研究。研究团队供图

传统膜电极表征多依赖离位测试，难以捕捉工作状态下的真实过程。针对这一科学问题，研究团队将pH传感微电极引入SECM，构建电极界面局域离子动态测试平台，可在原位工况下获取离子空间分布信息，为膜电极局域环境调控设计提供更丰富、真实的信息。团队开展水裂解催化层调控OER阳极局域碱性环境研究，抑制OER过程中局部酸化对非贵金属催化剂的腐蚀，在纯水单槽测试中稳定运行1500小时以上。

该平台还将SECM与QCM耦合，实现界面离子浓度变化与电极质量变化同步采集，可区分催化剂溶出、离聚物溶出和催化剂再沉积等过程。研究发现，具有高氧化还原电位的载体（如MnO₂、PbO₂）可有效捕获溶液中的金属离子。结合高效催化剂开发与膜电极稳定化修饰，该方法实现非贵金属AEM水电解器单槽电压＜1.8 V@2 A cm^-2，并在60℃、1～2 A cm^-2下稳定运行超2400小时。

上述研究得到中国科学院国际伙伴计划支持，并于近日通过专家验收。验收专家一致认为，项目深入探索了固体聚合物膜电极稳定化机制，验证器件性能优异，达到预期目标。