碱性燃料电池和电解槽中氢氧化(HOR)和析出(HER)反应通常需要高负载量的铂，这无疑增加了系统成本。作为一种疏水和憎氧分子，咖啡因可以通过阻止氧分子和水与电极表面相互作用来抑制腐蚀。此外，尽管其是疏水性的，但具有微极性，并且会影响周围水分子的氢键网络和流动性。

有鉴于此，德雷塞尔大学Joshua D. Snyder报道了使用咖啡因作为“双层掺杂剂”来提高Pt电极的HER和HOR。在铂表面电化学沉积的咖啡因“膜”产生了大于5倍的HER/HOR比增强。

文章要点

1）FTIR光谱证实咖啡因吸附在Pt表面，通过电化学沉积形成自限制膜。此外，在高达1.0V vs RHE下，咖啡因薄膜极具稳定性，并且在负载/电位循环过程中很容易通过咖啡因沉积再生。

2）研究发现，咖啡因对可逆氢动力学的影响对Pt下表面的原子几何结构表现出很强的敏感性，并且随电解液pH的变化而显著变化。对碱性pH下活性增强的来源的初步研究表明，咖啡因在高pH下影响双层中的界面水，以促进降低过渡态势垒。

该研究报道了一种潜在的催化剂添加剂，可以减轻碱性燃料电池和电解槽中的高铂负载，同时为用于能量储存和转换的固/液界面的分子工程打开了大门。

Saad Intikhab, et al, Caffeinated Interfaces Enhance Alkaline Hydrogen Electrocatalysis, ACS Catal., 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c01635

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c01635