固体聚合物水电解膜电极传统表征多依赖离位测试，现有方法难以捕捉电极在工作状态下的真实过程。针对该问题，中国科学院广州能源研究所先后开发了可视化电流分布成像、局域离子动态监测和扫描电化学显微镜-石英晶体微天平联用（SECM-QCM）等原位测试方法，利用搭建的电极“局域离子-质量-微区电化学-气泡可视化”多维度原位动态测试平台，为电解水膜电极的活性表达与失活机制研究提供了新的技术手段。

研究将pH传感微电极介入SECM构建了电极界面局域离子动态测试平台，在实现原位工况下测试基础上获取离子的空间分布信息，为膜电极局域环境调控设计提供更丰富且真实的信息。科研团队开展了水裂解催化层调控OER阳极局域碱性环境研究，抑制OER过程中局部酸化对非贵金属催化剂的腐蚀问题，在纯水单槽测试中稳定运行1500小时以上。

平台将SECM耦合QCM模块，实现了界面离子浓度变化与电极质量变化的同步采集，能够区分催化剂溶出、离聚物溶出与催化剂再沉积等不同过程。通过开展膜/催化层界面中间层的再沉积捕获作用研究，研究揭示具有高氧化还原电位的载体（如MnO₂、PbO₂）可有效捕获溶液中金属离子。

该方法结合高效催化剂开发与膜电极稳定化修饰，实现了非贵金属AEM水电解器单槽电压＜1.8 V@2 A cm^-2，并在60℃、1~2A/cm²下稳定运行超2400小时。

上述研究得到中国科学院国际伙伴计划支持。近日，项目通过验收。验收专家一致认为，项目对固体聚合物膜电极稳定化机制进行了深入探索，验证器件性能优异，达到了项目预期目标。

水裂解层阳极局域pH调控膜电极稳定化研究