خلفية التحفيز الكهربائي
تحمل التقنيات الكهروكيميائية وعدًا كبيرًا بإزالة الكربون من قطاع الطاقة ونقل الاقتصاد إلى صافي الصفر. تقنيات الهيدروجين مثل خلايا الوقود والمحللات الكهربائية محدودة بالتكلفة والمتانة. من الضروري تحسين معدل استخدام المحفزات الكهربائية ونشاطها ومتانتها من أجل استخدامها على نطاق واسع. وبالمثل، تعتمد بطاريات تدفق الأكسدة والاختزال لتخزين طاقة الشبكة على المدى الطويل على المحفزات الكهربائية لتفاعلات الأكسدة/الاختزال، مما يتطلب محفزات وفيرة ودائمة. تعتمد هذه التقنيات على المحفزات الكهربائية النانوية والأقطاب الكهربائية المسامية لزيادة مساحة السطح والاستفادة من المحفز. وبشكل عام، يلخص الشكل 1الأشعة السينيةتقنية الأشعة المقطعية وكيف يمكن تطبيقها لدراسة الظواهر النانوية والميكرومترية المتعلقة بالتحفيز الكهربائي في الأجهزة الكهروكيميائية.
&نبسب;2. لماذا نحتاج إلى التصوير المقطعي المحوسب (X-ط م) للتحفيز الكهربائي؟
كان لطرق التوصيف الفيزيائي الكيميائي مثل المجهر الإلكتروني والتحليل الطيفي للأشعة السينية تأثير كبير على تطور التحفيز الكهربائي. يمكن لتقنيات المجهر الإلكتروني، مثل سيم وTEM وEDS، أن توفر أيضًا معلومات هيكلية وعنصرية حول توزيع المحفزات داخل طبقة المحفز. وبالإضافة إلى ذلك، يتطلب التوصيف القائم على الإلكترون صيانة مستمرة لبيئة عالية الفراغ. في المقابل، تتفاعل مصادر الأشعة السينية، وخاصة الأشعة السينية الصلبة، بشكل أقل مع جزيئات الغاز وتتطلب تحضيرًا لطيفًا للعينة. ولذلك، فإن مجتمع التحفيز الكهربائي المهتم بتوصيف الأجهزة الكهروكيميائية يميل إلى استخدام تقنيات الأشعة السينية مثلحيود الأشعة السينية، التصوير المقطعي بالأشعة السينية، ومضان الأشعة السينية.يعد التصوير المقطعي بالأشعة السينية على نطاق ميكرون مفيدًا جدًا لتوصيف وفهم الأنظمة الكهروكيميائية على نطاق ميكرون، كما أن استخدام هذه التقنية يقدم مساهمة مهمة في فهم مورفولوجية طبقات المحفز وتأثيراتها على النقل الجماعي. كما يظهر في الشكل. 3، في نتائج إعادة الإعمار ثلاثية الأبعاد ونتائج التجزئة، يمكن ملاحظة بوضوح أنود البلاتين، والكاثود الخالي من البلاتين، وتكوين الماء السائل في فجوة الكاثود، والتجريد بين محفز البلاتين والفيلم الموسع.
