随着
“
碳达峰、碳中和
”
目标的提出，太阳能、风能、潮汐能等可再生能源的利用越来越饱受关注，发展相应的能源转化技术也成为重点问题，电化学反应的表征技术需求也在逐渐增加，如何进一步深入对微观的电化学反应检测和电化学反应的机理进行进一步的阐释，这是学术界与产业界在共同关注的。表征技术有非原位表征技术和原位表征技术之分。非原位表征不利于理解电化学反应的实际过程。与传统非原位表征技术相比，原位表征是在电化学反应发生的过程中进行的，更有利于解析实际反应过程。目前，常见的电化学反应的表征技术有很多，比如循环伏安法（
CV
）、线性扫描伏安法（
LSV
）、电化学阻抗谱（
EIS
）等，随着技术的发展和研究的深入，为了检测化学反应过程中动态变化过程，新型的原位检测方法应运而生。因此，电化学原位表征技术的发展具有关键意义。
清华大学
刘乐
、
席靖宇
和
林琳
等研究人员结合目前已有的研究，将能源转化领域的电化学原位检测技术主要分为三种，第一种是以光谱检测为代表的电化学原位表征技术，能够通过谱图分析的形式通过反映电化学反应变化
；第二种是电化学成像技术为代表的电化学反应空间分布的表征技术，能够实时地观察和分析电化学反应在不同位置的发生情况；第三种是近年来发展迅速的电化学反应空间分布的表面折射率光学表征技术，能够通过测量界面发生电化学反应时的变化时局部的折射率变化来实现对反应的原位检测和直接可视化。该文从电化学反应的光谱表征技术、电化学反应空间分布的表征技术和电化学反应空间分布的表面折射率光学表征技术三个方面综述了能源转化的电化学原位表征技术，对其特点及应用进行了详细的阐述，希望深入能源转化领域的表征技术发展，促进能源转型，从而推动
“
碳达峰、碳中和
”
。
【图
1
】能源转化的电化学原位表征技术综述框架图
【图
2
】部分电化学反应的光谱表征技术：
(a)
原位拉曼光谱（
RS
）系统。版权归属
2021
，
Elsevier
；
(b)
原位电子顺磁共振（
EPR
）系统。版权归属
2023
，
Wiley
；
(c)
在线光谱测量系统。版权归属
2023
，
Elsevier
；
(d)
原位
X
射线光电子能谱（
XPS
）系统。版权归属
2022
，
Elsevier
；
(e)
原位
X
射线吸收精细结构（
XAFS
）系统。版权归属
2014
，美国化学学会；
(f)
原位电化学阻抗谱（
EIS
）系统。版权归属
2023
，美国化学学会。经授权转载。
【图
3
】部分电化学反应空间分布表征技术。
(a) X
射线成像（
XRI
）系统。版权归属
2018
，英国物理学会；
(b)
开尔文探针力显微镜（
KPFM
）系统。版权归属
2023
，
Springer Nature
；
(c)
原位反射吸收成像（
RAI
）系统。版权归属
2023
，
Wiley
；
(d)
原位荧光成像系统。版权归属
2023
，美国化学学会；
(e)
原位光学显微镜（
OM
）系统。版权归属
2023
，
Springer Nature
。经授权转载。
【图
4
】部分折射率光学传感技术：全反射成像技术。
(a)
全内反射（
TIR
）系统；
(b)
钒液流电池的正电流密度分布。版权归属
2021
，
Springer Nature
；
(c) CuMo
₆
S
₈
/Cu
催化剂析氢反应（
HER
）的原位定量测定。版权归属
2022
，
Springer Nature
；
(d)
高电流密度下无序蕨类气凝胶的原位析氧性能检测。版权归属
2023
，
Wiley
。经授权转载。
[
该工作由清华大学科研团队完成。清华大学
2021
级硕士研究生、
2024
级博士研究生林浩为论文第一作者，材料研究院刘乐副研究员和席靖宇副研究员为论文共同通讯作者。合作作者还包括清华大学
2021
级硕士研究生闫田（已毕业）、
2023
级硕士研究生杨旗、环境与生态研究院林琳副教授。论文得到深圳市科技计划项目和深圳市工程技术研究中心项目支持，谨此感谢。
]
