DEMS 微分電化學(xué)質(zhì)譜儀（Differential Electrochemical Mass Spectrometry DEMS）是將電化學(xué)和質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展起來的一種現(xiàn)代電化學(xué)現(xiàn)場測試手段；它可原位檢測電化學(xué)反應(yīng)中的揮發(fā)性氣體產(chǎn)物及動力學(xué)參數(shù)，中間體及其結(jié)構(gòu)的性質(zhì)等；當電解液分解產(chǎn)物為共析出時，DEMS技術(shù)可同時確定每種產(chǎn)物的法拉第電流隨電極電位或時間的變化。

 微分電化學(xué)質(zhì)譜儀，可以進行實時原位分析電化學(xué)反應(yīng)中的揮發(fā)性反應(yīng)物、中間體、反應(yīng)產(chǎn)物及動力學(xué)參數(shù)。當電極反應(yīng)產(chǎn)物為共析出時，電化學(xué)質(zhì)譜儀可同時確定每種產(chǎn)物的含量隨電極電位或時間的變化。相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域為鋰離子電池電解液開發(fā)、電解水析氫、析氧，HER，OER等，如鋰離子電池電解液性能評價與分解行為產(chǎn)物體系研究、CO2還原、小分子氧化、電催化合成氨 / 電化學(xué)腐蝕、鋰氧電池/金屬空氣電池等。

在電化學(xué)催化反應(yīng)的研究過程中，產(chǎn)物檢測儀器的精度和穩(wěn)定性對于實時、準確的對反應(yīng)產(chǎn)物進行檢測非常重要，例如在電解水析氫過程中，需要對析氫速率與電極電位試試對應(yīng)起來；評價電極材料、催化劑性能，以及正確認識不可逆副反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。質(zhì)譜快速、微量、準確的定性定量分析結(jié)合同位素標記或電量計算等方法，可以真實地反應(yīng)電化學(xué)過程在不同狀態(tài)下發(fā)生的各種變化。隨著燃料電池、鋰離子電池、鋰硫電池等多種電化學(xué)能量存儲與轉(zhuǎn)換器件的迅速發(fā)展，在線電化學(xué)質(zhì)譜檢測儲能器件在生產(chǎn)，存放和工作時產(chǎn)生或消耗的氣體，監(jiān)控儲能器件的安全性和可逆性，展現(xiàn)其廣泛的應(yīng)用前景。

電解水制氫具有可再生性、產(chǎn)品純度高、無污染等優(yōu)點，是能源再生的有效途徑。然而，目前電解水制氫的陰極材料仍存在成本高、過電位高導(dǎo)致能耗高等問題。因此研究析氫電極推動氫能技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。對析氫反應(yīng)機理的認識有助于的進一步的理解電催化機理的本質(zhì)和指導(dǎo)電解析氫催化劑的設(shè)計。數(shù)據(jù)圖：

 

 

HPR-40 DEMS 測量CO2還原電化學(xué)產(chǎn)物能夠做到：氣相和液相產(chǎn)物分析；質(zhì)譜高靈敏度分析；多組分分析；原位、實時在線分析；快速分析；響應(yīng)時間約1秒；電化學(xué)反應(yīng)結(jié)束，產(chǎn)物分析也完成。

伯克利大學(xué)的A.T. Bell 教授使用HPR-40 DEMS微分電化學(xué)質(zhì)譜儀做了CO2在銅電極的還原，產(chǎn)生了H2, CH4, C2H4, 乙醇，一丙醇等產(chǎn)物；如下圖所示，1h的電化學(xué)反應(yīng)時間，同步得到了產(chǎn)物分析數(shù)據(jù)，充分體現(xiàn)了DEMS的特點。在CO2RR中，一個有趣的現(xiàn)象是在銅基催化劑上形成了含單個或多個碳鍵的產(chǎn)物。