旋转圆盘电极（RDE）测试析氢反应（HER）是评估粉末催化剂本征活性的常用方法。HER 是还原反应，酸性中为 $2{�}^{+}+2{�}^{-}\to {�}_2$，碱性中为 $2{�}_2�+2{�}^{-}\to {�}_2+2�{�}^{-}$。与 ORR 不同，HER 反应物是质子或水，浓度高，通常不受扩散控制，因此 RDE 的旋转主要作用是去除电极表面氢气气泡、更新电解液，而不是建立极限扩散平台。测试核心是获得极化曲线，进而计算过电位、Tafel 斜率和稳定性。

一、实验准备

工作电极常用玻碳盘 RDE，直径 5 mm，面积约 0.196 cm²。将催化剂墨水按滴涂法负载在表面，载量一般 0.1–1 mg/cm²，Nafion 比例不宜过高，以免包覆活性位点。电解液根据体系选择：酸性常用 0.5 M H₂SO₄ 或 0.1 M HClO₄，碱性常用 1 M KOH。测试前通 N₂ 或 Ar 至少 30 min 除氧，并在测试中保持气氛。参比电极酸性用 Ag/AgCl（饱和 KCl），碱性用 Hg/HgO（1 M KOH），使用前校准并换算到 RHE：

$${�}_{\text{RHE}}={�}_{\text{meas}}+{�}_{\text{ref}}^{\circ }+0.059\text{pH}$$

对电极优先选石墨棒，避免 Pt 对电极在高电流下溶解并沉积到工作电极上，干扰 HER 活性。

二、测试步骤

1. 活化：在 N₂/Ar 饱和电解液中做 CV，电位范围约 0.1 至 -0.4 V vs RHE，扫速 50 mV/s，循环 20–50 圈至曲线稳定。

2. 测溶液电阻：用 EIS 测高频实轴截距得 ${�}_{�}$，用于 iR 补偿，通常补偿 85%–95%。

3. LSV 测极化曲线：从 0 V 向负电位扫描，如 0 至 -0.6 V vs RHE，扫速 5 mV/s，转速 1600 rpm。转速系列可设 400、900、1600、2500 rpm，观察气泡去除效果，但 HER 对转速不敏感。

4. 背景扣除：在相同条件下测空白玻碳电极或纯电解液，扣除电容和杂质电流。

三、数据处理与性能指标

• 过电位：取电流密度 10 mA/cm²（几何面积）对应的电位，${�}_{10}=-{�}_{10}$（vs RHE）。例如 $�=-0.12$ V vs RHE，则 ${�}_{10}=120$ mV。

• Tafel 斜率：作 $�$ 对 $\log \mathrm{\mid }�\mathrm{\mid }$ 图，线性区斜率即 Tafel 斜率，单位 mV/dec。越小说明动力学越快。

• 交换电流密度：由 Tafel 外推至 $�=0$ 得到 ${�}_0$。

• 稳定性：在 10 mA/cm² 下计时电位或计时电流 10–24 h；或循环 CV 数千圈后比较 LSV。

• 电化学活性面积：可用双电层电容或氢吸脱附峰估算，但需注意方法适用性。

四、关键注意事项

• 气泡：HER 产氢，气泡附着会降低有效面积，使曲线波动。旋转可除气泡，但转速过高可能导致催化层脱落。

• iR 补偿：HER 电流大，未补偿电阻会使过电位虚高，必须补偿。

• 对电极污染：酸性中 Pt 对电极可能溶解，务必用石墨或隔膜隔离。

• 载量与膜厚：载量过高会引入传质和气泡滞留，建议薄而均匀。

• 参比漂移：长时间测试需检查参比电极，避免电位偏移。

• 极限扩散电流：HER 不适用 Levich 分析，因为反应物浓度高，极限扩散平台通常不出现。

RDE 测试 HER 的关键是：除氧、iR 补偿、慢扫速、适当旋转、扣除背景，并以过电位、Tafel 斜率和稳定性评价催化剂。若提供具体催化剂、电解液和电极直径，可进一步给出载量和 LSV 参数。