电化学反应的新见解推进绿色转型

电化学反应是绿色转变的核心。这些反应利用电流和电势差进行化学反应，从而实现化学键的结合并实现电能。这种化学是多种应用的基础，例如氢技术、电池和循环经济的各个方面。

这些技术的发展和改进需要详细了解电化学反应和影响它们的不同因素。最近的研究表明，除了电极材料之外，所使用的溶剂、其酸度和所使用的电解质离子也对电化学反应的效率产生至关重要的影响。因此，最近的重点已转移到研究电化学界面(即图1所示的电极和电解质界面处的反应环境)如何影响电化学反应的结果。

转化二氧化碳

然而，仅使用实验方法来理解界面化学是极其困难的，因为它们非常薄，只有几分之一纳米。因此，计算和理论至关重要，因为它们提供了一种在原子水平上研究电化学界面随时间变化的准确方法。于韦斯屈莱大学(芬兰)化学系的长期方法和理论发展为电化学界面化学，特别是电解质离子效应提供了新的认识。

- 我们最近的两篇研究文章重点关注氧气和二氧化碳还原反应中电解质离子的影响，这决定了燃料电池、过氧化氢合成以及二氧化碳转化为碳中性化学品和燃料的效率，告诉学院来自于韦斯屈莱大学化学系的 芬兰研究员Marko Melander 。

该研究结合了实验和计算结果

于韦斯屈莱大学的研究人员一直在与实验和计算小组合作，以了解电解质的影响。该工作近期发表在著名期刊《Nature Communications》和《Angewandte Chemie International Edition》上。

- 在这两项研究中，我们都专注于基本特性和研究，这需要使用高精度和高要求的实验，并将其与最新的模拟方法相结合。例如，我们第一次能够结合氢的量子力学动力学同位素效应的实验和模拟来理解氧还原反应。Melander 解释说，我们还开发并应用了先进的计算方法来模拟电解质水溶液的重组，以详细了解它们对反应机制的共同影响。

电化学反应的新科学知识

这项研究提供了电解质如何影响电化学反应的原子图景。已确定的机制之一是离子和反应分子之间的键形成，如图 2 所示。

- 我们能够证明两种离子通过非共价相互作用控制电极表面和界面水的结构和动力学。Melander 解释说，这些相当弱的相互作用决定了反应途径、速率和选择性，从而控制电化学反应的活性和结果。

开发可再生能源技术的可能性

虽然这项研究重点关注电化学系统的基本方面，但它可以促进改进电化学技术的发展。

- 利用离子和溶剂效应可以提供一种调整电化学反应的反应性和选择性的方法。例如，电解质可用于将氧还原反应引导至燃料电池或过氧化氢合成应用。梅兰德说，电解质化学也是引导二氧化碳还原产生所需的有价值产品的有效方法。

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