日益严重的能源危机和环境污染问题引起了人们对开发清洁和可再生能源以减少对传统化石能源的依赖的巨大兴趣。电化学水分解被认为是氢能的重要来源，其中包括两个半反应，即阴极上的析氢反应（HER）和阳极上的析氧反应（OER）。使用氢作为燃料的燃料电池的运行涉及阳极氢的氧化反应（HOR）和阴极的氧还原反应（ORR）。对于上述反应，电催化剂对有效提高反应效率具有重要意义。在大多数情况下，过电势（η）是传递一定电流密度所施加的电势与热力学电势值之间的差，它被选作评估电催化剂活性的主要参数。通常，电化学测量是在三电极系统中进行的，其中根据电解质溶液的性质使用合适的参比电极（RE）。在大多数已发表的文献中，从实际应用的RE进行的可逆氢电极（RHE）转换均基于简化的理论能斯特方程。但是，应注意的是，这种校正方法会导致电催化活性评估中的错误。通过理论能斯特方程计算和使用循环伏安法（CV）进行的标准RE校准获得的某一RE的电势最多可变化30 mV，用不同方法制备但组成相同的一种催化剂的η之差通常在数十毫伏（mV）的范围内。因此，通过统一而可靠的方法报告电催化活性，尤其是η值非常重要。
有鉴于此，哈尔滨工业大学徐平教授和Siwei Li等人合作，进行了三电极系统中不同RE的标准实验校准，以了解测量值与理论值之间的差异以及电解质条件（例如pH值和温度）如何影响测量的过电势。
本文要点
1）选择铂箔（Aldrich）作为工作电极（WE）和对电极（CE）。在进行电极校准之前，将电解质用高纯氢饱和至少30分钟。以1 mV/s的扫描速率进行CV，并将两个相互转换点值的平均值作为热力学势能。常用的Hg/HgO，Hg/Hg2Cl2和Ag/AgCl REs分别选择用于碱性，酸性和中性体系。对每个电极进行了三次平行实验，以消除意外错误。
2）研究发现，有必要在评估电催化剂活性期间定期校准参考电极（尤其是在报告相对电势的情况下），因为基于此值的实验校准值和常规值之间的差值不可忽略（可以超过30 mV）。可以利用这种电势差来证明内在活性的所谓的极大提高（即，降低传递特定电流密度的过电势）
3）此外，实验条件（例如工作温度和实际pH值）也会影响参比电极的校准，因此应清楚地说明。
总之，该工作将有助于电催化领域中过电位值的测量和报告的标准化。
参考文献：
Siqi Niu et al. How to Reliably Report the Overpotential of an Electrocatalyst. ACS Energy Lett., 2020.
DOI: 10.1021/acsenergylett.0c00321
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c00321
