行业新闻 | 铂金在电化学环境中降解的新发现

根据《自然材料》期刊上发布的一项研究，莱顿大学和美国能源部的SLAC国家加速器实验室的科学家发现了铂金电极腐蚀的未解之谜。

这一发现为更具成本效益的绿氢生产和更可靠的电化学传感器的开发铺平了道路。

大多数金属在负电位下具有较强的保护性，能够防止腐蚀。然而，铂金电极在这些条件下却会迅速降解。

电解槽和其他电化学设备通常依赖于浸入电解质（通常是盐水）中的负极化铂金电极。尽管铂金是一种昂贵但坚固且通常稳定的材料，它在某些环境下并非完全免于降解。

研究首席和SLAC国家加速器实验室高级科学家Dimosthenis Sokaras 说：“具有较高稳定性并不意味着它（铂金）不会降解。”

哪些化合物是罪魁祸首？

研究首席和莱顿大学教授Marc Koper说：“如果你拿一块铂金并施加非常负的电位，你可以在几分钟内将其溶解。”

两种著名的理论曾试图解释这一机制。一些研究人员认为，电解液中的钠离子是罪魁祸首。根据这一理论，钠离子强行进入铂金的原子晶格，形成铂金化物，即铂金原子拖动正电荷的钠离子，并最终剥离。另一些人提出了类似的机制，但他们认为是钠离子和氢离子（质子）共同作用，导致了铂金氢化物的生成。

观察铂金腐蚀的过程

由于铂金在电解液中腐蚀并产生大量氢，研究团队意识到他们需要以某种方式检测这一过程。为此，科学家们使用了斯坦福同步辐射光源（Stanford Synchrotron Radiation Lightsource）进行实验。

为了聚焦铂金电极在操作过程中的微小变化，SLAC的研究人员开发了高能分辨率X射线光谱技术，这些技术能够穿透电解液并滤除杂散效应。

SLAC国家加速器实验室科学家Thom Hersbach 说：“对我们来说，高能分辨率X射线吸收光谱技术是我们能够应对实验条件的技术。”

铂金氢化物是腐蚀的罪魁祸首

通过将这些技术结合起来，科学家们记录了来自负极化电极表面的X射线光谱，并首次观察到铂金在电化学环境中主动腐蚀的现象。

在实验之前，研究人员怀疑氢化物是导致腐蚀的原因，但他们花费了多年时间来分析数据并验证这一理论。

“这花费了大量的迭代工作，反复尝试来准确地捕捉到正在发生的情况” Hersbach补充道。

研究人员使用铂金氢化物和铂金化物的计算机模型，计算了他们在SSRL的X射线束下预期看到的光谱。通过将多种模拟光谱与实验结果进行比较，最终确定只有铂金氢化物才能解释他们的实验结果。

“通过推动X射线科学的前沿，SSRL开发了运作中方法，结合现代超级计算技术，使我们能够解决那些已经存在数十年的科学问题。” Sokaras补充道。

该团队的研究成果现在可以用来为电解槽和其他电化学设备中的铂金腐蚀问题提供解决方案。

Koper指出：“这个项目展示了在科学中将大量专长与知识结合在一起是多么重要。”（来源：MSN）