如今，家长非常关注科学教育，国内外的科学教育都成为了很多家长关注的问题。既然现在大家都很关注科学教育，边肖今天就给大家推荐一些与科学教育相关的文章分享一下。如果你感兴趣，你可以仔细阅读以下内容。俄勒冈大学的化学家在增强电化学反应器(称为双极膜电解槽)中的催化水分解反应方面取得了实质性进展，这种反应器可以更有效地将水分子分解成带正电荷的质子和带负电荷的氢氧离子。

这一发现在《科学》在线发表，为电化学器件的实现提供了路线图。该装置受益于双极膜操作的关键特性——在装置内部产生质子和氢氧离子，并将离子直接供应到电极以产生最终的化学产品。

20世纪50年代，双极膜背后的技术出现了，它是一种被水分解催化剂层夹在中间的层状离子交换聚合物。虽然它们已经在工业上得到小规模应用，但目前它们的性能仅限于低电流密度工作，这阻碍了它们的广泛应用。

UO化学和生物化学系教授香农w伯特彻说，这包括利用水和电产生氢气、利用海水捕获二氧化碳以及直接利用二氧化碳生产碳基燃料的设备。俄勒冈州电化学中心创始主任，

Boettcher说：“我怀疑我们的发现将加速双极膜器件的发展和水离解反应原理的研究，”Boettcher说，他也是材料科学研究所的成员和UO菲尔的助手。以及Penny Knight校园加速科学影响力。

他说：“我们展示的表现已经足够高了。”“如果我们能够提高耐用性，并与我们的行业合作伙伴一起制造双极膜，那么重要的应用应该立即进行。”

该研究的主要作者Sebastian Z. Oener说，一般来说，整个电池系统中的水基电化学装置(如电池、燃料电池和电解槽)在整个系统的pH值下运行，也就是说，系统要么是酸性的，要么是碱性的。由伯特切尔实验室德国研究基金会研究员提供。

“通常，这要么导致使用昂贵的贵金属来催化电极反应，如铱(地球上最稀有的金属之一)，要么牺牲催化剂的活性，这反过来增加了电化学反应器所需的能量输入，”奥内尔说。“双极膜可以通过在理想的pH环境中局部操作每个电催化剂来克服这种折衷。这增加了每一个半反应的稳定性，以及地球上丰富的催化剂可用性的呼吸作用。”

这个三人小组还包括研究生马克福斯特(Marc J. Foster)，他使用了膜电极组件，其中聚合物双极膜被压缩在两个刚性多孔电极之间。这种方法使他们能够制造大量具有不同水分解催化剂层的双极膜，并精确测量每个膜的活性。

研究团队发现，双极膜结中各催化剂层的确切位置(双极膜中氢氧化物导电层与质子导电层的界面)会严重影响催化剂的活性。这使得他们可以使用催化剂双层来实现具有记录性能的双极膜，这种膜可以基本分解水，而损失的额外能量输入可以忽略不计。

Boettcher说：“最大的惊喜是意识到通过将不同类型的催化剂堆叠在一起，可以大大提高性能。”“很简单，但还没有充分研究。”

Oener说，第二个关键发现是双极膜内部的水离解反应基本上与电催化剂表面的离解反应有关。比如在碱性pH条件下生产氢燃料，直接从水分子中提取质子。

奥内尔说：“这是独一无二的，因为以前不可能将电化学反应过程中的每一步分开。”“它们都连接在一起，涉及电子和中间体，它们快速串联在一起。双极膜结构使我们能够分离水分解的化学步骤，并进行单独的研究。”

他说，这一发现还可以改善直接从水中还原燃料的反应的电催化剂，例如从废弃二氧化碳或液体燃料中制氢。

Boettcher说，这些发现提供了一个初步的力学模型，可以为这一领域开辟广阔的空间，激发更多的研究。

他说：“我们非常高兴看到研究界的反应，看看这些发现能否转化为产品，减少社会对化石燃料的依赖。”