流动池与气体扩散电极 (GDE) 配合使用，主要用于消除水性电解质中一氧化碳 (CO) 气体的固有传质限制。通过将反应物直接输送到界面，这种配置使系统能够实现工业级的电流密度，同时连续的电解质流动为长期测试维持稳定的化学环境。
流动池和 GDE 的结合弥合了实验室理论与工业现实之间的差距，使研究人员能够在标准设置无法复制的高性能条件下验证催化剂的形态稳定性和选择性。
克服物理限制
传质屏障
在标准水性设置中，CO 气体的溶解度很差。这会造成瓶颈，反应受限于 CO 到达催化剂的速度，而不是催化剂的工作速度。
GDE 解决方案
气体扩散电极通过将 CO 气体直接输送到催化剂表面来绕过这种溶解度限制。这使得系统能够以传统静态电池无法达到的显著更高、工业水平的电流密度运行。
维持化学一致性
连续电解质刷新
长期稳定性测试需要恒定的化学环境才能有效。流动池利用连续的电解质流（例如 1 M KOH）来冲洗系统。
防止局部消耗
这种流动可防止反应物在电极附近局部耗尽和产物积累。它确保观察到的任何性能变化都归因于催化剂本身，而不是测试环境的恶化。
验证催化剂性能
形态稳定性
这种设置对于验证特定催化剂（如铜纳米立方体）的物理耐用性至关重要。它使研究人员能够观察催化剂在长时间运行中是否保持其形状和结构。
产物选择性
除了结构完整性之外，流动池设置还证实了催化剂随着时间的推移能够持续高效地生产所需的化学产物。它确保高电流密度不会改变反应途径或产物收率。
理解操作限制
特定电位范围
虽然稳健，但这种方法通常特定于某些操作窗口。例如，验证稳定性在非腐蚀性电位范围（通常大于 -0.4 VRHE）内最有效。
电解质依赖性
这种配置的成功在很大程度上取决于催化剂与所选电解质之间的相互作用。1 M KOH 的连续流动是维持反应所需电导率和 pH 平衡的标准要求。
为您的目标做出正确的选择
要确定是否需要流动池/GDE 设置来满足您的特定测试需求，请考虑以下参数：
- 如果您的主要重点是工业可扩展性：您必须使用此设置来复制商业应用中的高电流密度和传质速率。
- 如果您的主要重点是催化剂耐用性：您需要连续的电解质流动来区分实际的催化剂降解和环境变化。
最终，使用带 GDE 的流动池是验证催化剂能否在高产量、真实环境中生存和运行的唯一可靠方法。
总结表：
| 特征 | 传统水性设置 | 流动池 + GDE 设置 |
|---|---|---|
| 传质 | 受 CO 溶解度限制 | 直接气体输送到催化剂 |
| 电流密度 | 低（实验室规模） | 高（工业规模） |
| 电解质状态 | 静态（局部消耗） | 连续流动（稳定环境） |
| 测试目标 | 基本催化活性 | 长期形态稳定性 |
| 关键结果 | 理论验证 | 真实可扩展性和耐用性 |
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参考文献
- Shikai Liu, Qian He. Alkali cation-induced cathodic corrosion in Cu electrocatalysts. DOI: 10.1038/s41467-024-49492-7
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
