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水系电池为什么会“鼓包”“漏气”？水系电池产气的机理
然而，在电池运行过程中，电极/电解液界面普遍存在副反应，尤其是气体生成（如析氢、析氧）。这些副反应导致的气体累积会造成电池鼓包、漏液甚至失效，对循环稳定性构成严重威胁。 水系电池产气的机理1、气体来源析氢反应（HER）：负极在低电位下，水分子被还原为氢气，尤其在 Zn、Al、Mn 等负极体系中更为显著。 析氧反应（OER）：正极在高电位下，水被氧化为氧气，这在高电压窗口电解液中尤其明显。电解液分解与副反应：碳酸盐或含有有机组分的水系体系，可能产生 CO2或 CO。添加剂分解也会带来特定气体信号。 他们发现随着环丁砜含量的增加，析氢电位显著负移，从 2.5 V 降至 1.3 V (vs. Li⁺/Li)，表明氢键受限环境有效抑制了 HER。 具体而言，他们将 Zn 与 Sn 两类负极材料进行对比：压力曲线显示，Zn 在静置过程中会迅速释放氢气，导致体系内气压显著升高，反映出其严重的析氢副反应；而 Sn 负极由于氢析出过电位更高，表现出优异的抗腐蚀性和稳定性
24810编辑于 2025-11-03 南方科技大学ACB：空间限域焦耳热构建高性能复合电极，500 mA/cm²仅需1.65 V+稳定运行600小时
因此，开发兼具高本征活性、优异结构稳定性和高效传质能力的高性能非贵金属析氢反应（HER）电极，成为该领域的关键科学问题。 最终，该电极在AEMWE中展现出优异的析氢性能与超长稳定性，为设计高效、耐用的非贵金属电解水阴极提供了新的设计思路。 图4：碱性条件下的电催化析氢性能在1 M KOH中，Ni₄Mo/MoO₂@GF-NVG电极表现出最优的HER活性（图4a），达到10 mA cm⁻²的过电位仅需19 mV，塔菲尔斜率为33 mV dec 态密度（DOS）分析表明，异质界面使Ni和Mo的d带中心上移并更接近费米能级，优化了与反应中间体的吸附强度。 未来可探索将此多尺度工程策略拓展至其他催化剂体系（如析氧反应阳极），并进一步研究其在波动性可再生能源供电场景下的实际运行效能。
15810编辑于 2026-01-24- 来自专栏智药邦
日本东北大学李昊：AI催化实验室DigCat平台的预印版发布！
自2024年1月正式上线以来，截至2024年9月，平台已升级至3.0版本。 数据库覆盖120余种催化反应（图2）和200多项性能指标，包括氧还原反应（ORR）、析氧反应（OER）、析氢反应（HER）、氨合成、一氧化碳/二氧化碳还原反应（CORR/CO2RR）、过氧化氢合成、臭氧合成 、氢与氨氧化、氮与氨氧化、电催化加氢、环氧化物合成、尿素合成、甲醇/乙醇重整制氢，以及多种有机催化反应。 图2 DigCat电催化反应类型和材料类型概述 除贵金属等经典催化材料外，截至2024年9月12日，DigCat还收录了文献中最全面的M-N-C电催化剂实验数据，包括新兴非贵金属体系，如单原子/多原子金属团簇掺杂缺陷石墨烯 ChemRxiv, 2024 doi:10.26434/chemrxiv-2024-9lpb9
1.7K10编辑于 2025-02-26 - 来自专栏阴极保护
电位与电流效率之间的关系受哪些环境因素影响？
约 19g/L）可破坏阳极表面氧化膜，维持活化状态，电位更负（如铝合金在海水中电位约 - 1.1V），电流效率高；· 抑制作用：若介质中 Cl⁻浓度过高（如饱和 NaCl 溶液），可能加剧阳极自腐蚀（析氢反应 温度的热力学与动力学影响· 热力学效应：升温可加速电化学反应速率，理论上电位更负（如铝合金在 25℃海水中电位 - 1.1V，50℃时可能降至 - 1.15V），但温度过高会加剧阳极自腐蚀（如镁合金在 60℃以上海水中析氢明显），导致电流效率下降。 2. pH 值的酸碱环境影响· 酸性环境（pH<6）：· H⁺浓度高，易发生析氢反应（2H⁺+2e⁻→H₂↑），消耗阳极电子，电流效率下降（如镁合金在 pH=4 的溶液中电流效率可降至 40%）；· 铝合金在酸性介质中氧化膜易溶解 微生物腐蚀（MIC）· 厌氧环境：硫酸盐还原菌（SRB）在缺氧条件下将 SO₄²⁻还原为 S²⁻，与阳极反应生成金属硫化物，形成致密极化层，导致电位正移（如铝合金在 SRB 环境中电位可升至 - 0.8V
23300编辑于 2025-07-07 - 来自专栏阴极保护
恒电位仪的输出电流异常会对阴极保护系统产生哪些影响？
被保护金属无法获得足够的电子，导致 **“欠保护”**，具体表现为：保护电位不达标电流不足会使被保护体（如管道、储罐）的电位无法降至预设的保护范围（如钢铁无法达到 - 0.85V 以下），金属表面仍会发生阳极溶解（腐蚀反应 二、输出电流过高的影响电流过高会导致被保护体过度极化，引发 **“过保护”**，带来新的损伤风险：氢脆风险过高的电流会使被保护金属表面发生剧烈的析氢反应（2H⁺ + 2e⁻ → H₂↑），氢气渗入金属内部 ）** 的影响电流忽高忽低会导致被保护体的电位频繁超出正常范围，引发 “保护效果反复失效”：保护状态时断时续电流波动会使电位在 “欠保护” 和 “过保护” 之间反复切换，金属表面时而发生腐蚀，时而承受氢脆风险
23410编辑于 2025-07-10 - 来自专栏阴极保护
钛带阳极结构及性能特点
· 电催化性能好：涂层可降低析氧、析氯等反应的过电位，提高电极反应效率，有利于节约电能。例如在盐水电解生产氯碱时，钛阳极对氯过电位低，在 1A/cm² 时比石墨阳极低 140mV。 · 电解行业：在氯碱工业、电解水制氢、电镀等领域发挥着重要作用。例如在电镀中，可作为阳极或辅助阳极，用于镀镍、镀金、镀铬等工艺，能提高镀层质量和电镀效率。
21710编辑于 2025-08-04 - 来自专栏阴极保护
电位与电流效率之间有什么关系？
特点：电位越负（如铝合金牺牲阳极为 - 1.05V~-1.2V），理论上驱动电流的能力越强，越容易发生氧化反应释放电子。电流效率1. Al-Zn-In-Sn 系铝合金）以优化电位和电流效率：· 电位调控：In（铟）、Sn（锡）等元素可降低铝合金的活化电位，使其更负，增强驱动能力；· 电流效率提升：Zn（锌）可改善合金均匀腐蚀性能，减少局部自腐蚀（如析氢反应 · 例：纯铝电位虽负，但自腐蚀严重（析氢消耗电子），电流效率仅约 30%；添加 In、Sn 后，铝合金电流效率可提升至 90% 以上，同时电位保持在 - 1.1V 左右。
23200编辑于 2025-07-07 - 来自专栏阴极保护
高硅铸铁阳极的工作原理是什么？
阳极的氧化反应（自身溶解）高硅铸铁阳极在工作时，自身发生氧化反应（失去电子），具体反应如下：· 铁的氧化：阳极中的铁失去电子，生成铁离子（Fe²⁺）进入电解质环境：Fe - 2e⁻ → Fe²⁺· 硅的作用 阴极的还原反应（抑制腐蚀）被保护的金属结构（如管道）作为阴极，接收来自阳极的电子，表面发生还原反应（得到电子），主要是电解质中的氧气或水被还原：· 在有氧环境中：O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH ⁻· 在缺氧环境中：可能发生析氢反应：2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻这些还原反应消耗了阴极表面的电子，避免了被保护金属自身发生氧化（腐蚀）。 原本被保护金属可能因失去电子而腐蚀（如 Fe→Fe²⁺+2e⁻），但由于阴极保护系统持续提供电子，金属表面的腐蚀反应被抑制，从而实现防腐保护。4. 由于高硅铸铁表面的 SiO₂保护膜能稳定存在，阳极的氧化反应速率可控，输出电流稳定，确保被保护金属始终处于 “阴极状态”，腐蚀被有效阻止。
25110编辑于 2025-07-14 - 来自专栏蓄电池
7-HK-182阀控密封式铅酸蓄电池说明
阀控密封式铅酸电池反应原理阀控密封式免维护铅酸蓄电池采用贫液式设计，采用 AGM 超细 玻璃纤维隔板，在正负极之间形成气体通道。 同时选用提高负极的析 氢过电位的合金铸造板栅，抑制充电过程中氢气的析出;正极产生的 氧气沿通道扩散到负极，与负极的活性铅反应生成氧化铅，氧化铅与 硫酸反应生成硫酸铅和水，使氧气重新化合成水，化学反应式是 放电过程 正极： PbO2+ 2e- + 4H+SO42-=PbSO4+2H2O (还原反应) 负极： Pb+SO42- + 2e-=PbSO4 (氧化反应) 总反应： Pb+PbO2+H2SO42 =2PbSO4+2H2O 充电过程 阴极： PbSO4 + 2e- = Pb + SO42-(还原反应) 阳极： PbSO4 - 2e- + 2H2O = PbO2 + 4H+ + SO42-(氧化反应 ) 总反应： 2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4电池的容量 1.电池在一定放电条件下所能输出的电量称为电池的容量，以符号“C”表示，常用的单位为安培•小时，简称安时
53110编辑于 2025-10-10 青岛科技大学ACS Catalysis：高温热冲击合成NbN负载CoCu合金实现高效硝酸盐电还原制氨
氨（NH₃）不仅是农业肥料与化工原料，也是一种潜在的无碳富氢燃料，其高效清洁合成对能源与环境具有重要意义。 然而，该反应涉及复杂的8电子/9质子转移过程，易发生副反应（如析氢反应HER）和中间产物累积，导致法拉第效率与反应动力学受限。 开发高活性、高稳定性的非贵金属催化剂，并阐明其活性位点与反应机制，是当前该领域的关键挑战。 原位光谱与理论计算进一步证实，Co与Cu双金属位点协同降低决速步能垒，界面周长处优化的电子结构显著提升反应动力学与选择性。 未来可探索更多载体-金属组合与界面结构调控策略，拓展该设计原则在其它多电子催化反应中的应用。
24010编辑于 2026-01-24Science | 吡咯烷骨架的氮原子插入编辑：药物化学合成工具箱的突破性拓展
；（D）含四氢哒嗪及其氧化还原衍生物的天然产物或药物分子 核心发现：饱和吡咯烷的氮原子α-插入反应 陆红健团队报道了一种利用商业化的O-二苯基膦酰羟胺（DPPH）作为氮源，在温和条件下将吡咯烷类氮杂环直接转化为二氮杂环四氢哒嗪的方法 由于产物极性高且水溶性强，通过苯甲酰保护两步反应，以51%的总产率获得了保护态的四氢哒嗪（4c）。 对于α-取代吡咯烷，如带有二苯甲基或苯基的衍生物，反应能以良好产率生成相应的插入产物（5c和6c）。 β-取代吡咯烷由于取代基与反应位点的空间距离，通常生成 regioisomers混合物，但当引入吸电子基团如酰胺（9c）、Boc保护氨基（10b）或羟基（11b）时，区域选择性显著提高（高达7:1），倾向于在电子更缺的 下游衍生化反应 生成的四氢哒嗪可通过 redox反应进一步转化为其他重要的含氮杂环： • 还原反应：使用NaBH₃CN介导的还原或Pd催化的氢化反应，可将四氢哒嗪高效转化为完全饱和的哌嗪（1h、6g）和哌嗪酸衍生物 • 格列齐特的合成中，通过向商业化双环吡咯烷（3a）中直接插入氮原子，随后与对甲苯磺酰异氰酸酯（TsNCO）反应，得到含四氢吡嗪核心的格列齐特类似物（3c），引入还原步骤可进一步获得六氢吡嗪衍生物（3d
17410编辑于 2026-01-08- 来自专栏阴极保护
钛管阳极结构特性
涂层不仅提供优异的电催化活性（降低析氧、析氯过电位），还能保护钛基体免受腐蚀，延长使用寿命。 结构强度与空间适应性管状结构刚性高，抗冲击和抗变形能力优于钛带阳极，适合狭窄空间（如管道内部、反应器腔体）安装，也可通过串联 / 并联形成阵列，适应不同规模的设备需求。 高效散热与传质能力中空管腔可通入冷却水（应对高电流密度下的发热问题），或让电解液 / 反应气体从管内流过，增强传质效率（如电解时加速反应物扩散、产物分离）。 四、典型应用领域管道与设备防腐（阴极保护）· 作为外加电流阴极保护的辅助阳极，安装在输油 / 输气管道、化工反应管、冷凝器管道等内壁，通过释放电流抑制管道腐蚀。 · 电解制氢 / 制氧：作为电解槽阳极，提高水分解效率，管内通冷却水可维持稳定工作温度。
35510编辑于 2025-08-04 - 来自专栏小脑斧科技博客
大质量恒星的演化进程
所有的恒星在初始时都是一个大氢球，通过氢核聚变为氦核产生能量，这时的恒星都位于赫罗图上的主序带内，质量越大的恒星其核心引力也就越大，更高的密度让氢聚变更为剧烈，因此其表面温度与光度也就更高，于是也就位于赫罗图更加靠左上的位置 对于7倍于太阳质量以上的恒星，其核心的高温高压让氢产生的氦核进一步发生聚变反应，产生碳元素，于是在碳催化的作用下，碳循环氢聚变反应更为剧烈的进行，7倍于太阳质量的恒星只需要2600万年就可以将氢元素消耗殆尽 箱式反应与造父变星 随着氢原子耗尽，核心密度增大，恒星开始膨胀变成一颗蓝巨星，外部壳层的氢进行最后的反应，维持恒星光度几乎不变，但表面温度则不断下降，这导致内在温度差增大，以至于对流现象不断加剧。 如氢这样的轻原子会通过聚变产生能量，而铀-238这样的重原子会裂变产生能量，但是他们裂变或聚变成铁原子以后，将不会再发生核反应，因此最终，当反应到最后，中子星的核心变成一个气态铁球，压力与重力相互平衡， 带着疑问，天文学家用计算机模拟了一个由9倍太阳质量与 5 倍太阳质量构成的双星系统的演化，他们相距 13.2 倍太阳半径相互围绕旋转，1250万年后，质量大的9倍太阳质量的恒星耗尽了核心区域的氢原子，开始慢慢膨胀进入红巨星阶段
1.6K10编辑于 2022-06-27 - 来自专栏DrugOne
JACS | 多智能体驱动的机器人AI化学家实现按需自动化化学研究
，该机器人不仅能够自动表征样品的红外信息(图3.a)，制备六种氧化物并完成对应的粉末射线衍射表征(图3.b)，还自主合成了不同颜色的铅卤化物钙钛矿量子点(图3.c)；在“拓展&筛选”任务中，该机器人对反应温度和加热时间进行优化 ，制备了具有最优析氢反应(HER)效率的类石墨相氮化碳(g-C3N4) (图3.d)，同时通过对铋氧卤化物(BiOX)的筛选，确定了最优光降解催化剂(图3.e)；在“发现&优化”任务中，该机器人通过筛选和迭代优化 ，最终制备得到具有最高析氧反应(OER)效率的金属有机高熵催化剂(MO HEC) (图3.f)。 作者在新实验室环境中重新搭建了一套自动化平台，并在新环境中成功实现了芳香溴化物的光催化脱溴反应，以及使用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术手段对产物进行监测。
53600编辑于 2025-03-14 - 来自专栏亚灿网志
【UASB】合肥中节能垃圾渗滤液处理
在污泥厌氧消化时有机物分解所产生的气体,主要成分为甲烷和二氧化碳,并有少量的氢、氮和硫化氢等。 第二阶段：产氢产乙酸阶段(第二类种群:产氢产乙酸菌在该阶段,产氢产乙酸菌把除乙酸、甲酸、甲醇以外的第一阶段产生的中间产物,如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类等转化成乙酸和氢,并有CO_2产生。 产酸相反应器后沉定池的作用是回流产酸薗,以维持产酸相反应器中产酸菌的浓度,并避免产酸菌进入产甲烷相反应器。 产酸相反应器的构造与传统消化池相同,有搅拌与加温设备；②产甲烷相反应器,产酸相反应器的出水经沉定后,上清液进入产甲烷相反应器。 第二反应室的泥水混合液进入沉定区9进行固液分离,处理过的上清液由出水管10排走。(水先上4再下6,再上9出ロ10)。
1.4K50编辑于 2023-05-17 - 来自专栏企鹅号快讯
人类的未来：儿童都能驾驶的汽车
新能源汽车包括有：混合动力汽车（HEV)、纯电动汽车（BEV)、燃料电动汽车(FCEV)、氢发动机汽车以及燃气汽车、醇醚汽车等等 混合动力类：混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle 燃料电池类：燃料电池电动汽车(Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV)是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下．在燃料电池中经电化学反应产生的电能作为主要动力源驱动的汽车。 一般来说，燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能，电化学反应所需的还原剂一般采用氢气，氧化剂则采用氧气，因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料，氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式 氢发动机类：氢发动机汽车是以氢发动机为动力源的汽车。一般发动机使用的燃料是柴油或汽油，氢发动机使用的燃料是气体氢。 氢发动机汽车是一种真正实现零排放的交通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染、零排放、储量丰富等优势 新能源汽车 无人驾驶汽车：无人驾驶汽车是一种智能汽车，也可以称之为轮式机器人，依靠人工智能、视觉计算
89190发布于 2018-01-02 - 来自专栏企鹅号快讯
人类的未来：儿童都能驾驶的汽车
新能源汽车包括有：混合动力汽车（HEV)、纯电动汽车（BEV)、燃料电动汽车(FCEV)、氢发动机汽车以及燃气汽车、醇醚汽车等等 混合动力类：混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle 燃料电池类：燃料电池电动汽车(Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV)是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下．在燃料电池中经电化学反应产生的电能作为主要动力源驱动的汽车。 一般来说，燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能，电化学反应所需的还原剂一般采用氢气，氧化剂则采用氧气，因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料，氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式 氢发动机类：氢发动机汽车是以氢发动机为动力源的汽车。一般发动机使用的燃料是柴油或汽油，氢发动机使用的燃料是气体氢。 氢发动机汽车是一种真正实现零排放的交通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染、零排放、储量丰富等优势 新能源汽车 无人驾驶汽车：无人驾驶汽车是一种智能汽车，也可以称之为轮式机器人，依靠人工智能、视觉计算
781100发布于 2018-01-25 - 来自专栏纳米药物前沿
唐本忠Mater Horiz：光活化二氢生物碱具有高时空分辨率，可用于癌细胞成像和化学疗法
然而，常规的可光活化的化学治疗剂通常需要通过合成修饰具有额外的光反应性基团的化学治疗剂，这会导致不良的有毒副产物并严重限制了它们的应用。 本文提出了一种基于光氧化脱氢反应的光活化治疗药物的新策略，该策略仅与水作为副产物缔合。 为了解决这一挑战，作者在本文中提出了一种基于光氧化脱氢反应的光活化策略，该反应以二氢生物碱为底物，可以高时空分辨率激活抗癌活性并避免产生有毒副产物。 以DHCHE和DHSAN的二氢苯并[c]菲啶生物碱为例证明了该策略，通过在光照射下快速转化为CHE和SAN，可以实现癌细胞的选择性成像和杀伤。 因此，可光活化的二氢生物碱可以作为AIE活性治疗药物，用于精确的癌症治疗。
36720发布于 2021-02-04 - 来自专栏测试GO材料测试
原位电化学阻抗谱（EIS）技术在锌离子水系电池领域的应用-测试GO
技术在锌离子水系电池领域的应用原位电化学阻抗谱（EIS）技术在锌离子水系电池领域中被广泛应用，主要用于研究电池运行过程中的电极/电解质界面动态变化、锌枝晶的形成、固体电解质界面（SEI）的演变以及电化学反应动力学等 EIS技术可以帮助理解锂离子电池的反应机理、检测动力学/传输参数以及探索退化效应。锌离子水系电池中锌负极的研究锌离子水系电池（AZIBs）因其高安全性、低成本和环境友好等优点而备受关注。 然而，锌负极在实际应用中面临锌枝晶生长、析氢反应和腐蚀等问题，这些问题会导致电池循环寿命降低。锌枝晶的形成与抑制： 锌枝晶的形成是导致锌负极失效的主要原因之一。 引入乙酰磺胺酸作为电解质添加剂，可以形成富含有机阴离子的界面，从而抑制锌枝晶的生长和副反应。SEI膜的形成与优化： 固体电解质界面（SEI）膜的形成对锌负极的稳定性至关重要。
81400编辑于 2025-08-14 - 来自专栏机器人网
逗比网友无人机航拍迪士尼酿惨剧，电池续航问题如何破？
首个使用氢燃料电池的多轴无人机 (1) 首个使用氢燃料电池的多轴无人机 2015年5月新加坡HUS公司，研发出首个使用氢燃料电池的多轴无人机HYCOPTER，空载情况下能够连续飞行4个小时，即使1Kg 由于使用氢燃料电池，HYCOPTER的结构与其他无人机也有些不同，中间除了氢燃料锂聚合物电池之外，还有两根储存氢气的管 状容器，最多可以存放4L氢气。 工作过程当中氢气通入到氢燃料电池内部，经化学反应后生成电力为几个旋翼的电动机供电，充满氢气后的HYCOPTER在电 量方面与3Kg重量锂电池相当。 氢燃料电池通过化学反应将氢气转换为电力，而副产品仅仅只是水蒸气。由于燃料储存在小盒子中，而更换燃料盒只需几秒钟时间，因此无人机在燃料耗尽时可以快速补充燃料并升空。 特斯拉Tesla 2015年9月，特斯拉Tesla作为电动汽车领域的佼佼者，公布了一款专门针对航拍应用的无人机原型。
1.9K81发布于 2018-04-23
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