铂电极反应机理新发现

据外国媒体报道：铂电极表面在使用过程中变化比以前认为的要多得多。

Leiden物理化学研究院化学家Leon Jacobse, Yi-Fan Huang 和 Marc Koper,以及物理学家Marcel Rost首次发现了这一现象，并在Nature Materials上发表了他们的论文。

研究人员目前公布了他们的发现，解释了铂电极在不同电压下衰减的部分机理。这一机理将有助于制造商开发具有更长工作寿命的电极。

团队的实验基于铂电极模型：单晶铂表面，大小为1欧分硬币，具有非常规则的原子结构。研究人员首先增加电极的电位然后降低它，铂会相继氧化和还原，从而在表面形成氧化物，然后减少。这在某种程度上与当燃料电池或电解槽开启和关闭时发生的情况相当。

这项研究的创新点在于，在每次实验中，不仅测量电流，还使用自制的扫描隧道显微镜同时观察原子水平上铂表面的变化。过去，测量和观察通常是在不同阶段进行的两个独立的活动，但将它们结合起来给研究人员一个逐步了解过程的独特机会。

研究人员在实验中观察到，经过8次电压循环后，在原始的平坦的铂电极表面，或多或少形成许多微小的二维铂岛。经过大约三十个周期后，这些岛屿已扩大到几乎覆盖整个原始表面。之后，它们在每个循环中进一步增加，特别是在达到170个循环后，高度达到最大值。

目前，无论是电极制造商还是研究人员都在制造铂电极的时候预先进行20次的电压循环。但是这项研究发现，即使过去这些被认为是非常平整的铂电极也存在比较粗糙的部分，并且铂电极表面变粗糙的过程一直在持续。

另一个令人惊讶的发现是，电极的反应性一开始强于铂岛的形成速度，之后，粗糙度进一步增大但是电极反应速度不变，在大约20个周期之后它们均匀分布。莱顿研究人员希望后续研究能帮助他们解释这一点。他们还希望研究铂电极的结构会发生什么情况，同时发生连续的电化学反应，这与实际中的燃料电池或电解槽的情况相当。