探讨面向能源电化学的新一代表征方法——从工况表征到人工智能

电化学科学与技术在新能源等领域扮演着日益重要的角色且面临巨大挑战,传统的原位和非原位表征方法难以满足具有大流量、高密度且动态变化的传荷、传能和传质的大型电化学能源器件的需求,无法全面获取有关各类界面结构与过程的能(量)–时(间)–空(间)相关信息.本文在讨论谱学电化学发展脉络和分析非原位、原位和工况三类表征的本质性区别的基础上,展望面向新型电化学能源器件/系统的新一代工况表征实验和理论方法,建议着重发展可实时检测关键反应中间物/产物的谱学和传感技术,全面跟踪各个界面和体相的动态变化特别是它们之间的耦合与串扰,进而解析整个系统内相互关联的复杂机制;强调能源器件工况表征技术进一步与兴起的人工智能技术优势互补,将实现各类工况表征和检测模块与器件的工况调控部分的系统结合.通过人工智能辅助,快速获取并分析工况表征数据后及时反馈至器件/系统的控制中心后做出调控工作参数决定,实现器件在工况下的检测–解析–控制的全闭环模式.基于人工智能驱动,将原本数个分立且耗时低效的操作模块有机地合为一体,不仅可优化系统和获取大量数据,而且有望指导生成全新的电化学能源器件,发展为未来研究范式,为发展能源电化学、化学测量学和界面科学乃至建立系统电化学等新方向提供新途径.

等离激元化学前沿和展望(特邀)

等离激元介导化学反应是少有的同时显著受到等离激元三种典型效应影响的应用体系,并展现出调控局域化学过程的巨大潜力。近年来,该领域蓬勃发展并迅速成为研究热点。尽管人们对等离激元介导化学反应的物理化学理解还不够深入,但是等离激元介导化学反应与传统的热化学、光化学和光催化相比表现出明显的特点和潜在的优势。将系统总结等离激元激发和弛豫过程的基本规律,包括等离激元结构热效应的产生和传导,以及等离激元激发态载流子的产生和弛豫。此外,通过等离激元介导化学反应这一应用,系统地介绍等离激元各种效应的显著特点以及在介导反应过程中的主要作用,并展望其未来的发展方向。