本文档属于类型b（观点类论文），是由Weiran Zheng（广东以色列理工学院）在ACS Energy Lett.期刊2023年3月发表的题为《IR Compensation for Electrocatalysis Studies: Considerations and Recommendations》的观点文章。文章针对电催化研究中IR补偿（欧姆压降补偿）技术的误用问题提出系统性分析，并给出标准化操作建议。

核心观点一：IR补偿技术的基本原理与当前实践中的问题

IR补偿旨在消除工作电极与参比电极间电解液电阻（Rsolution）导致的电压降（IR drop）。传统三电极体系中，假设电位降仅包含双电层电位（δφedl）和溶液电位降（δφsolution），此时未补偿电阻（Ru）等于Rsolution。但当前文献中存在两大问题：
1. 补偿方法不统一：主流采用扫描后补偿（通过电化学阻抗谱高频区拟合电阻Rhfr）或实时补偿（正反馈/电流中断法），但补偿比例（85%-100%）缺乏理论依据。例如，Jaramillo团队在析氧反应（OER）中使用85%补偿，而Cao团队在全解水研究中采用90%。
2. 过度依赖经验值：补偿比例的选择显著影响催化性能评估。例如，100%补偿可使HER/OER催化剂在100 mA/cm²下的过电位降低60-70 mV，而在1 A/cm²时差异可达500-600 mV，甚至改变催化剂评级。

核心观点二：修正电极体系中的电阻定义需分类讨论

对于改性电极（如催化剂层/导电基底复合结构），Ru的物理含义随研究目标变化：
- 本征活性（Intrinsic activity）：需补偿接触电阻（Rcontact）、催化剂本体电阻（Rcatalyst）和Rsolution（即Rhfr,m）。例如Burke等人研究金属（氧）氢氧化物时采用全补偿。
- 样品活性（Sample activity）：仅补偿Rcontact + Rsolution，因Rcatalyst属于催化剂特性。
- 电极活性（Electrode activity）：仅补偿Rsolution，因Rcontact需通过电极设计优化。
- 工业活性评估：不应补偿任何电阻，因电池配置本身影响能量效率。

证据支持：
- Gasteiger团队通过多孔基底上的IrOx导电性分析证明，电极设计中Rcontact不可通过补偿消除。
- Nocera团队在NiB催化剂研究中采用裸基底测量的Rhfr,s（≈Rsolution）评估样品活性，避免过度补偿。

核心观点三：动态反应条件下Ru的测量误差

传统方法在开路电位（OCP）下测量Rhfr，但实际反应中Ru可能随电位/时间变化：
1. 电位依赖性：空间电荷层（如TiO2钝化层）会导致Rcontact和Rcatalyst变化。作者通过Co(OH)2电极的OER实验显示，反应电位下的Rhfr,m比OCP低10%-15%。
2. 时间依赖性：催化剂重构（相变、颗粒团聚等）和气泡阻塞会动态改变Ru。例如在1.0 V析氧电位下，气泡导致Rhfr,m升高20%。
建议：对于动态体系，推荐采用实时补偿的正反馈模式，而非扫描后补偿。

核心观点四：电流选择与非均匀活性位点的影响

1. 电流类型：动态电位扫描（如线性伏安法）中，非法拉第电流（双电层充放电）不应参与补偿。建议采用阶梯线性扫描伏安法（S-LSV）或扫描速率≤5 mV/s以降低干扰。
   
2. 位点非均匀性：纳米结构电极（如核壳颗粒、多层复合材料）中，活性位点的Rcatalyst和Rcontact不均。例如扫描电化学显微镜（SECM）研究证实局部电场分布差异。此时需通过开尔文四探针法单独测量Rcatalyst。
   

标准化操作建议（图5工作流）

1. Rhfr测量：在反应电位、低电流（<0.1 mA/cm²）下测量，避免气泡干扰；小尺寸基底可降低Rcontact。
   
2. 实验优化：通过缩短电极间距、提高电解质浓度降低Rsolution；改进涂层工艺减少Rcontact。
   
3. 补偿方法选择：
   
   • 电极/样品活性研究：采用Rhfr,s（≈Rsolution）进行扫描后补偿。
     
   • 本征活性研究：若Rhfr,m稳定，用扫描后补偿；否则用实时补偿（输入Rhfr,m）。
     
4. 数据校正：仅对低扫描速率数据或S-LSV数据进行补偿；避免大电流（>50 mA/cm²）下的补偿。
   
5. 补偿比例：推荐100%补偿，但需警惕实时补偿中的电位振荡风险。
   

论文价值与意义

1. 学术价值：首次系统阐明改性电极中Ru的物理含义分层，纠正了“Rhfr,m=Ru”的普遍误解，为电催化机理研究提供准确电位基准。
   
2. 应用价值：提出的工作流程可避免催化剂性能误判（如高Rcatalyst材料被虚假“高活性”），指导工业电解槽设计。
   
3. 方法论创新：强调S-LSV技术和局部电阻测量的必要性，推动电化学测试标准化。
   

亮点

• 分类补偿理论：将Ru分解为Rcontact、Rcatalyst、Rsolution，建立活性类型-补偿策略的对应关系。
  
• 动态电阻验证：通过Co(OH)2电极的电位/时间依赖性实验，证明传统OCP测量法的局限性。
  
• 标准化倡议：呼吁文献中必须同时展示补偿前后数据及详细参数，提升研究可重复性。
  

本文为电催化领域提供了首个系统性的IR补偿操作框架，对解决当前文献中的性能指标矛盾具有重要指导意义。