重叠双电层中强电场驱动的电化学纯水分解

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最近的一篇 JACS 介绍了一种非常规的电解水技术，蕴含着值得深究的物理化学过程。 图 1 作者设计了一类特殊的纳流控反应器，上下两侧分别放置了几微米长的阴阳极，中间是上百纳米宽的液体通道，通道与更宽的进出口相连接以提供对流（图 1 ）。 电极间的距离小于纯水中双电层（ EDL ）的特征长度，导致了阴阳极的 EDL 出现显著重叠。 水流不仅提供反应物用于电解，还负责把产生的氢气和氧气带走、避免气体相互混合。 图 2 作者通过物理建模来量化 EDL 重叠对电解水的影响。 EDL 的长度随电解质的变化而改变，在 0.1 M 酸中只有 1 nm ，而在纯水中足足有 1 μm 。在高的酸浓度下，存在一个稳定的电位平台，该平台代表了体相溶液区域，电位分布比较均匀，只有两侧 EDL 区域的电位有明显差异（图 2a ）。随着酸浓度降低，平台逐渐消失， EDL 区域开 ………………………………