微分电化学质谱仪

 微分电化学质谱仪，可以进行实时原位分析电化学反应中的挥发性反应物、中间体、反应产物及动力学参数。当电极反应产物为共析出时，电化学质谱仪可同时确定每种产物的含量随电极电位或时间的变化。相关的应用领域为锂离子电池电解液开发、电解水析氢、析氧，HER，OER等，如锂离子电池电解液性能评价与分解行为产物体系研究、CO2还原、小分子氧化、电催化合成氨 / 电化学腐蚀、锂氧电池/金属空气电池等。

在电化学催化反应的研究过程中，产物检测仪器的精度和稳定性对于实时、准确的对反应产物进行检测非常重要，例如在电解水析氢过程中，需要对析氢速率与电极电位试试对应起来；评价电极材料、催化剂性能，以及正确认识不可逆副反应中发挥重要作用。质谱快速、微量、准确的定性定量分析结合同位素标记或电量计算等方法，可以真实地反应电化学过程在不同状态下发生的各种变化。随着燃料电池、锂离子电池、锂硫电池等多种电化学能量存储与转换器件的迅速发展，在线电化学质谱检测储能器件在生产，存放和工作时产生或消耗的气体，监控储能器件的安全性和可逆性，展现其广泛的应用前景。

电解水制氢具有可再生性、产品纯度高、无污染等优点，是能源再生的有效途径。然而，目前电解水制氢的阴极材料仍存在成本高、过电位高导致能耗高等问题。因此研究析氢电极推动氢能技术的发展具有重要意义。对析氢反应机理的认识有助于的进一步的理解电催化机理的本质和指导电解析氢催化剂的设计。数据图：

HPR-40 DEMS 测量CO2还原电化学产物能够做到：气相和液相产物分析；质谱高灵敏度分析；多组分分析；原位、实时在线分析；快速分析；响应时间约1秒；电化学反应结束，产物分析也完成。

伯克利大学的A.T. Bell 教授使用HPR-40 DEMS微分电化学质谱仪做了CO2在铜电极的还原，产生了H2, CH4, C2H4, 乙醇，一丙醇等产物；如下图所示，1h的电化学反应时间，同步得到了产物分析数据，充分体现了DEMS的特点。在CO2RR中，一个有趣的现象是在铜基催化剂上形成了含单个或多个碳键的产物。