水分子解离（H₂O→H⁺+OH^-）是导致双极膜的性能受到限制的关键反应，人们将电场和催化剂效应用于描述水解离反应过程，但是电场和催化剂之间的相互作用并没有得到很好的解释。

有鉴于此，俄勒冈大学Shannon W. Boettcher等报道通过精确控制氧化物纳米粒子的层数，进行膜电解槽测试表征，结合材料表征和阻抗分析，解释了导电作用通过屏蔽效应和聚焦界面电场并且进一步产生电化学梯度变化，导致影响水分解的性能。与此同时，作者发现离子导电性并不会显著影响电催化性能。

本文要点

（1）

通过以上发现进行优化双极膜水电解槽的结构，发现通过粒径为30 nm的TiO₂作为水解离催化剂，进行O₂和H₂分解的电流密度达到500 mA cm^-2的电解槽电压达到创纪录的2V。

（2）

这种先进的双极膜电解槽有助于发展新型电渗析、碳捕获和碳利用技术。

参考文献

Chen, L., Xu, Q., Oener, S.Z. et al. Design principles for water dissociation catalysts in high-performance bipolar membranes. Nat Commun 13, 3846 (2022)

DOI: 10.1038/s41467-022-31429-7

https://www.nature.com/articles/s41467-022-31429-7