在“双碳”目标与清洁能源转型的大背景下,光电催化已成为新能源与环境领域炙手可热的研究方向。无论是水分解产氢/产氧、CO₂还原,还是小分子电解与污染物降解,研究者都希望构建更接近真实反应条件的气-固-液三相界面体系,以获得高效率、高稳定性的结果。而在静态体系中,气体与液体反应物传质受限,热量与电荷分布不均,难以支撑长时、高电流密度的反应过程。因此,构建具备温压调控与流体循环能力的连续流PEC装置,成为近年来光电研究的核心趋势,光电催化正在从传统的静态反应槽走向可控、连续流、工程化的体系。
顶刊研究揭示的实验需求
● 在《Nature Catalysis》中发表的研究设计了一种膜隔离的连续流光电化学(PEC)反应器[1],实现了CO₂还原与甘油氧化的配对反应。在10倍太阳光聚焦下,光电流密度超过110 mA cm⁻²,且阴极析氢(HER)条件下可稳定运行3小时(保留80%活性)。该膜分离设计有效隔离了阴阳极反应,抑制了副反应,从而在高电流密度下维持体系稳定性。
● 在《Advanced Science》中报道了一种气体可渗透光电极连续流PEC反应器[2],同时调控CO₂气体流速与电解液循环速率,并发现提升电解液流速可减薄扩散层厚度,从而提高CO产率与法拉第效率。这表明对气体与电解液流动的精确控制,是提高光电反应效率与选择性的重要条件。
可以看到,两项研究共同揭示了PEC实验的核心需求:连续流体系 + 精确参数控制 + 可监测的流体过程,是高性能光电催化反应的基础。
从科研需求到实验现实
针对这些共性挑战,泊菲莱科技推出了PLR PECTS-L2200 连续流光电催化测试系统。
系统采用全模块化设计,气路、液路、电解槽、光源与检测单元均可独立配置与升级。从单电极性能研究到膜隔离双腔体系,从常压条件到中压流动反应,都可在同一平台上实现。这种灵活架构能够自由适配实验条件,把装置变量转化为可控变量。其系统控制、气/液流体管理、参数调控与数据采集的有机整合,可在实验室条件下构建与顶刊研究一致的连续流PEC体系。
No.1
精确电控
输出电压0–12 V(分辨率 0.01 V)、电流0–30 A(分辨率0.01 A),在多电子转移反应中维持稳定偏压,使法拉第效率和选择性更可重复;
No.2
温压范围
控温10–90 °C,耐压0.3 MPa(常压版)和1.6 MPa(中压版),可实现顶刊中各种复杂实验条件;
No.3
流体系统
循环流量30–200 mL min⁻¹,配合110 mL储液槽与高精度泵控,能精准控制电解液流速;
No.4
超声辅助
可选配超声模块以增强边界层更新、改善气泡脱附,进一步提升流动体系下的传质稳定性。
智能监控与自动执行
连续流光电催化测试系统配备上位机系统,可实时控制、监测和记录电压、电流、温度、压力、气液流量等关键参数,并自动生成数据曲线、计算法拉第效率、能耗与功率。研究人员可通过“工序建立功能”预设多阶段实验流程,实现无人值守的连续测试与稳态保持实验。这种智能控制大幅提升实验效率,也保证了数据的可追溯性与一致性。
一机在手,光电实验全能搞定
从Nature Catalysis到Advanced Science,连续流光电催化体系正成为PEC研究的主流标准。PLR PECTS-L2200连续流光电催化测试系统可助力光电实验研究,成为科研人员探索光电反应机理与性能的可靠伙伴。
参考文献
[1] Balog, Á., Kecsenovity, E., Samu, G.F. et al. Paired photoelectrochemical conversion of CO₂/H₂O and glycerol at high rate. Nat Catal 7, 522–535 (2024). https://doi.org/10.1038/s41929-024-01134-3
[2] H. Jung, A. Jamal, I. Gereige, T. T. Nguyen, J. W. Ager, H.-T. Jung, Continuous Flow Photoelectrochemical Reactor with Gas Permeable Photocathode: Enhanced Photocurrent and Partial Current Density for CO₂ Reduction. Adv. Sci. 2025, 12, 2411348. https://doi.org/10.1002/advs.202411348