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CASME

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CASMEXXXX—2024

電解水制氫用電極網(wǎng)產(chǎn)品性能測(cè)試方法

Testmethodforperformanceofelectrodemeshproductsforhydrogenproductionby

electrolysisofwater

（征求意見(jiàn)稿）

在提交反饋意見(jiàn)時(shí)，請(qǐng)將您知道的相關(guān)專(zhuān)利連同支持性文件一并附上。

2024-XX-XX發(fā)布2024-XX-XX實(shí)施

中國(guó)中小商業(yè)企業(yè)協(xié)會(huì)??發(fā)布

T/CASMEXXXX—2024

電解水制氫用電極網(wǎng)產(chǎn)品性能測(cè)試方法

1范圍

本文件規(guī)定了電解水制氫用電極網(wǎng)產(chǎn)品的術(shù)語(yǔ)和定義、測(cè)試條件、性能指標(biāo)、測(cè)試方法、測(cè)試儀器、

測(cè)試步驟、測(cè)試報(bào)告等。

本文件適用于雷尼鎳制作的電解水制氫用電極網(wǎng)產(chǎn)品的電化學(xué)性能測(cè)試。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T6682-2006分析實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和實(shí)驗(yàn)方法

3術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

雷尼鎳raneynickel

雷尼鎳（又譯蘭尼鎳），是一種由帶有多孔結(jié)構(gòu)的鎳鋁合金的細(xì)小晶粒組成的固態(tài)異相催化劑。

全水解totalhydrolysis

電化學(xué)全解水是一種綠色、環(huán)保和高效的制氫方式，涉及析氧（OER）和析氫（HER）兩個(gè)半反應(yīng)。

析氫反應(yīng)hydrogenevolutionreaction

電催化析氫反應(yīng)為電解水陰極半反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物為氫氣。

析氧反應(yīng)oxygenevolutionreaction

電催化析氧反應(yīng)為電解水陽(yáng)極半反應(yīng)，產(chǎn)物為氧氣。

陰極cathode

陰極指的是得電子發(fā)生還原反應(yīng)的電極，在電解池中與電源的負(fù)極相連。

陽(yáng)極anode

陽(yáng)極指的是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的電極，在電解池中與電源的正極相連。

工作電極workingelectrode

工作電極簡(jiǎn)稱(chēng)WE又稱(chēng)研究電極，是指所研究的反應(yīng)在該電極上發(fā)生。工作電極可以根據(jù)研究性質(zhì)來(lái)

預(yù)先確定電極材料，最普通的“惰性”固體電極材料是玻碳、鉑、金、銀、鉛和導(dǎo)電玻璃等。工作電極

因?qū)嶒?yàn)需要，常用工作電極夾固定，常用的有鉑電極夾和玻碳電極。

對(duì)電極counterelectrode

對(duì)電極簡(jiǎn)稱(chēng)CE，又稱(chēng)輔助電極，該電極和工作電極組成回路，使工作電極電流通暢，以保證所研究

的反應(yīng)在工作電極上發(fā)生。與工作電極相比，對(duì)電極應(yīng)具有較大的表面積，使得外部所加的極化電壓作

用于工作電極上，對(duì)電極本身電阻要小，且不容易極化，做實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)電極的形狀和位置對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也

有影響。常用對(duì)電極有不同規(guī)格和尺寸的鉑電極或石墨棒電極。

1

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參比電極referenceelectrode

參比電極簡(jiǎn)稱(chēng)RE，是指一個(gè)已知電勢(shì)、接近于理想不極化的電極。參比電極上基本沒(méi)有電流通過(guò)，

用于測(cè)定工作電極相對(duì)于參比電極的電極電勢(shì)。不同研究體系可選擇不同的參比電極，常用的參比電極

有Ag/AgCl電極、飽和甘汞電極、汞氧化汞電極和硫酸亞汞電極等，需根據(jù)電解質(zhì)溶液體系正確選擇不

同的參比電極。

電解液濃度electrolyteconcentration

電解液是化學(xué)電池使用的介質(zhì)，在堿性電解水測(cè)試中，一般常用兩種濃度電解液：

——工業(yè)條件：質(zhì)量比30%的KOH溶液（7.62mol/L）；

——實(shí)驗(yàn)室：1mol/L的KOH溶液（pH=13.6）。

電流密度electriccurrentdensity

電流密度矢量是描述電路中某點(diǎn)電流強(qiáng)弱和流動(dòng)方向的物理量。其大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一單

位面積的電量，方向向量為單位面積相應(yīng)截面的法向量，指向由正電荷通過(guò)此截面的指向確定。

鎳鋁粉比例nickelaluminumpowderratio

鎳粉和鋁粉的質(zhì)量比。

示例：鎳：鋁=4:1，表示在鎳鋁粉末中，鎳粉的重量占比為80%，鋁粉的重量占比20%。

4測(cè)試條件及性能指標(biāo)

測(cè)試條件

4.1.1電極材料的規(guī)格(材質(zhì)、目數(shù)、絲徑、平米重、厚度、涂層成分比例、上粉量等)。

4.1.2材料的處理工藝(噴砂及噴涂的工藝、脫鋁的工藝)。

4.1.3每種方案分別檢測(cè)3組數(shù)據(jù)，求平均，并保留對(duì)應(yīng)的測(cè)試報(bào)告曲線圖。

4.1.4性能指標(biāo)1：達(dá)到某一電流密度時(shí)，其電解電壓的絕對(duì)值越小約好。

4.1.5性能指標(biāo)2：在2V電解電壓下，電流密度越大越好。

4.1.6根據(jù)不同的樣件尺寸，制定不同的性能指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。

4.1.7需要在同等檢測(cè)條件下進(jìn)行產(chǎn)品性能指標(biāo)的對(duì)比。

4.1.8工業(yè)領(lǐng)域電解液濃度為30%KOH溶液，每次測(cè)試前需更換。

4.1.9使用電機(jī)夾固定自支撐電極網(wǎng)片。

4.1.10電極之間的距離通過(guò)電解槽聚四氟乙烯蓋孔位/電解池模具控制。

性能指標(biāo)

電解水制氫用電極網(wǎng)產(chǎn)品按性能指標(biāo)測(cè)試內(nèi)容制定測(cè)試方案，分別如表1。析氧析氫電化學(xué)性能測(cè)

試方案和如表2全水解電化學(xué)性能測(cè)試方案，具體如下：

表1析氧析氫電化學(xué)性能測(cè)試方案

性能指標(biāo)

電解液樣件尺寸

檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)項(xiàng)目對(duì)電極參比測(cè)試電流密度過(guò)電位η

（mm）

電極濃度溫度(A/㎡)(V)

析氫對(duì)電極-石10x10/-2000

雷尼鎳汞/氧化汞

（HER）墨30%的KOH室溫50x50/-4000

溶液25~30℃

析氧對(duì)電極-石10x10/2000

鎳網(wǎng)汞/氧化汞

（OER）墨50x50/4000

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表2全水解電化學(xué)性能測(cè)試方案

性能指標(biāo)1性能指標(biāo)2

電解液樣件尺寸

檢測(cè)項(xiàng)目陰極陽(yáng)極測(cè)試溫度固定電流密電壓標(biāo)固定電壓電流密度

濃度（mm）

度(A/㎡)準(zhǔn)(V)(V)(A/㎡)

10x10/20001.8

30%KOH60~

全水解

雷尼鎳鎳網(wǎng)溶液50x50/

80℃40002.0

500x500

5電化學(xué)測(cè)試

測(cè)試儀器及用具

5.1.1測(cè)試器具：電化學(xué)工作站、恒電位測(cè)試儀；

5.1.2解池模具（實(shí)驗(yàn)室）；

5.1.3小型電解槽；

5.1.4工業(yè)電解槽。

測(cè)試原理

析氧（HER）/析氫（OER）電化學(xué)性能測(cè)試均以30%KOH為電解液，使用常規(guī)三電極體系，在規(guī)定溫

度下使用電化學(xué)工作站進(jìn)行。分別以Hg/HgO電極為參比電極，石墨電極為對(duì)電極，催化劑涂覆蓋的鎳網(wǎng)

作為工作電極，測(cè)試所得的電極電勢(shì)根據(jù)能斯特方程轉(zhuǎn)換為可逆氫電極電勢(shì)（RHE），計(jì)算得到過(guò)電位(η)。

全解水電化學(xué)性能測(cè)試以30%的KOH為電解液，使用常規(guī)兩電極電解槽，在80℃下使用電化學(xué)工作站，

催化劑修飾的鎳網(wǎng)作為陰極，原網(wǎng)為陽(yáng)極進(jìn)行測(cè)試。

6測(cè)試方法

線性伏安掃描法（LSV）

給予某種測(cè)試所需要的電壓范圍，賦予必要的掃描速率，測(cè)試時(shí)電壓隨著時(shí)間的增呈線性增長(zhǎng)，可

以獲得電流隨變壓變化的曲線圖即為極化曲線，又稱(chēng)為L(zhǎng)SV曲線。

掃描速率均為5mV/s。HER的電壓測(cè)試范圍為-0.5—-1.6V，OER的電壓測(cè)試范圍為0—1.5V，全

解水的電壓測(cè)試范圍為0.8—2.5V。

循環(huán)伏安曲線（CV）

控制電極電勢(shì)以不同的速率，隨時(shí)間以三角波形一次或多次反復(fù)掃描，電勢(shì)范圍是使電極上能交替

發(fā)生不同的還原和氧化反應(yīng)，并記錄電流－電勢(shì)曲線。

在非法拉第區(qū)域以不同掃速測(cè)試CV，可以計(jì)算得到電極材料的雙電層電容。

計(jì)時(shí)電流法（CA）

計(jì)時(shí)電流法是評(píng)價(jià)電催化穩(wěn)定性中最為常用的一個(gè)方法，通常以恒定電位，測(cè)試電流隨時(shí)間變化的

曲線（即i-t曲線），測(cè)試時(shí)長(zhǎng)為100小時(shí)及以上，在長(zhǎng)期測(cè)試中，所檢測(cè)的電流密度的波動(dòng)可以忽略不

計(jì)，這表明電催化劑具有穩(wěn)定性。

計(jì)時(shí)電位法（CP）

計(jì)時(shí)電位法通過(guò)給電解池的工作電極上施加一個(gè)迅速上升的脈沖電流并以時(shí)間作為函數(shù)，測(cè)量記錄

本電極與參比電極之間電壓（即v-t曲線），測(cè)試時(shí)長(zhǎng)一般為100小時(shí)及以上，在長(zhǎng)期測(cè)試中，所檢測(cè)的

電壓的浮動(dòng)可以忽略不計(jì)，這表明電催化劑具有穩(wěn)定性。

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此外，自支撐型電催化劑的機(jī)械穩(wěn)定性是另一個(gè)重要的性能指標(biāo)，可以證實(shí)活性組分在實(shí)際長(zhǎng)期運(yùn)

行過(guò)程中是否發(fā)生相變或從基體上脫落。多步計(jì)時(shí)電位法（CP），可以顯示在不同電壓響應(yīng)和電流密度

的長(zhǎng)期變化。在長(zhǎng)期的測(cè)試中，當(dāng)自支撐電催化劑的電流密度恢復(fù)到初始值時(shí)，可實(shí)現(xiàn)電位的恢復(fù)，這

表明自支撐電催化劑與基體之間具有良好的界面，具有出色的機(jī)械穩(wěn)定性。另外一種方法是比較初始循

環(huán)和連續(xù)循環(huán)上千/萬(wàn)次CV循環(huán)后的LSV曲線對(duì)比，若測(cè)試樣品性能未見(jiàn)明顯變化，說(shuō)明具有良好的穩(wěn)定

性。

7測(cè)試步驟

a)性能測(cè)試：測(cè)試樣品線性伏安曲線（LSV），得到樣品催化性能；在2V電壓下，電流密度達(dá)

到xxxA/m2視為合格；

b)穩(wěn)定性測(cè)試：①測(cè)試樣品計(jì)時(shí)電位（v-t曲線），在xxxA/m2電流密度下，得到樣品xxx小時(shí)

的穩(wěn)定性運(yùn)行數(shù)據(jù)視為合格；②測(cè)試樣品計(jì)時(shí)電流（i-t曲線），在2V電壓下，得到樣品

xxxx小時(shí)的穩(wěn)定性運(yùn)行數(shù)據(jù)視為合格；

c)涂層附著力測(cè)試：測(cè)試計(jì)時(shí)電流（i-t曲線），模擬實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，啟停xxx次，觀察樣品是

否脫落。

8測(cè)試報(bào)告

測(cè)試完成后形成文字信息的測(cè)試報(bào)告，在報(bào)告中應(yīng)體現(xiàn)以下信息：

a)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)。

b)測(cè)試儀器設(shè)施。

a)測(cè)試類(lèi)型。

b)測(cè)試編號(hào)。

c)性能指標(biāo)數(shù)值。

d)測(cè)試結(jié)論。

e)其他。

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A

A

附錄A

（資料型）

測(cè)試報(bào)告示例

析氧析氫電化學(xué)性能測(cè)試報(bào)告

測(cè)試編號(hào)：日期：

性能指標(biāo)

電解液樣件尺寸

檢測(cè)項(xiàng)目工作電極對(duì)電極參比測(cè)試電流密度過(guò)電位η

（mm）

電極濃度溫度(A/㎡)(V)

測(cè)試結(jié)論：

檢測(cè)人員：審核：

全水解電化學(xué)性能測(cè)試報(bào)告

測(cè)試編號(hào)：日期：

性能指標(biāo)1性能指標(biāo)2

電解液樣件尺寸固定電流

檢測(cè)項(xiàng)目陰極陽(yáng)極測(cè)試溫度電壓標(biāo)準(zhǔn)固定電壓電流密度

密度

濃度（mm）(A/

(V)(V)(A/㎡)

㎡)

測(cè)試結(jié)論：

檢測(cè)人員：審核：

5

《電解水制氫用電極網(wǎng)產(chǎn)品性能測(cè)試方法》

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明

一、任務(wù)來(lái)源

堿性電解電極（鎳絲網(wǎng)或拉伸網(wǎng)或其他方式表面做催化工藝）作

為堿性電解槽的核心部件，重要性不言而喻。早些年，電解槽多數(shù)使

用穩(wěn)定供電進(jìn)行電解水制氫用于高價(jià)值項(xiàng)目，因此對(duì)于制氫的效率、

成本關(guān)注度較低，對(duì)于作為關(guān)鍵零部件的電極關(guān)注度更是甚少。加之

電解槽本身市場(chǎng)容量小，對(duì)電極的研究投入和關(guān)注度也就更少。也因

此在過(guò)去的20余年，電極的技術(shù)迭代、質(zhì)量及穩(wěn)定性，以及性能的檢

測(cè)和表征手段方面幾乎沒(méi)有太大的發(fā)展。

目前行業(yè)內(nèi)還沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)范的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，急需規(guī)范，也是從再生

利用科學(xué)流程等層面給出科學(xué)合理的指標(biāo)，指導(dǎo)現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)科學(xué)發(fā)展。

經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)起草組及專(zhuān)家組多次調(diào)研論證，根據(jù)《團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)管理規(guī)定》《中

國(guó)中小商業(yè)企業(yè)協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》有關(guān)規(guī)定，特立項(xiàng)本標(biāo)準(zhǔn)。

二、起草單位

本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)中小商業(yè)企業(yè)協(xié)會(huì)提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)由英凱模金

屬網(wǎng)有限公司、南通德晉昌光電科技有限公司、江蘇齊納氫能科技有

限公司、鄭州立佳熱噴涂機(jī)械有限公司、揚(yáng)州錦潤(rùn)網(wǎng)帶制造有限公司、

華興中科標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)（北京）有限公司參與起草。

三、標(biāo)準(zhǔn)的編制原則

1

標(biāo)準(zhǔn)起草小組在編制標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程中，以國(guó)家、行業(yè)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)為制

訂基礎(chǔ)，結(jié)合我國(guó)目前氫能源的發(fā)展現(xiàn)狀，按照GB/T1.1—2020《標(biāo)

準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定及相

關(guān)要求編制。

四、標(biāo)準(zhǔn)編制過(guò)程

2023年12月28日，中國(guó)中小商業(yè)企業(yè)協(xié)會(huì)正式批準(zhǔn)《電解水制

氫用電極網(wǎng)產(chǎn)品性能測(cè)試方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)。

2024年04月24日，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)會(huì)議召開(kāi)。

五、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

41測(cè)試條件及性能指標(biāo)

41.4測(cè)試條件

41.4.1電極材料的規(guī)格（材質(zhì)、目數(shù)、絲徑、平米重、厚度、涂層成

分比例、上粉量等）。

41.4.2材料的處理工藝（噴砂及噴涂的工藝、脫鋁的工藝）。

41.4.3每種方案分別檢測(cè)3組數(shù)據(jù)，求平均，并保留對(duì)應(yīng)的測(cè)試報(bào)告

曲線圖。

41.4.4性能指標(biāo)1：達(dá)到某一電流密度時(shí)，其電解電壓的絕對(duì)值越小越

好。

41.4.5性能指標(biāo)2：在2V電解電壓下，電流密度越大越好。

2

41.4.6根據(jù)不同的樣件尺寸，制定不同的性能指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。

41.4.7需要在同等檢測(cè)條件下進(jìn)行產(chǎn)品性能指標(biāo)的對(duì)比。

41.4.8工業(yè)領(lǐng)域電解液濃度為30%KOH溶液，每次測(cè)試前需更換。

41.4.9使用電機(jī)夾固定自支撐電極網(wǎng)片。

41.4.10電極之間的距離通過(guò)電解槽聚四氟乙烯蓋孔位/電解池模具控

制。

41.5性能指標(biāo)

電解水制氫用電極網(wǎng)產(chǎn)品按性能指標(biāo)測(cè)試內(nèi)容制定測(cè)試方案，分

別如表1.析氧析氫電化學(xué)性能測(cè)試方案和如表2.全水解電化學(xué)性能測(cè)

試方案，具體如下：

析氧析氫電化學(xué)性能測(cè)試方案

性能指標(biāo)

檢測(cè)項(xiàng)檢測(cè)項(xiàng)參比電解液測(cè)試樣件尺電流密

對(duì)電極過(guò)電位

目目電極濃度溫度寸（mm）度（A/

η(V)

㎡)

析氫對(duì)電極汞/氧10x10/-2000

雷尼鎳30%的

（HER）-石墨化汞室溫50x50/-4000

KOH溶

析氧對(duì)電極汞/氧25~30℃10x10/2000

鎳網(wǎng)液

（OER）-石墨化汞50x50/4000

全水解電化學(xué)性能測(cè)試方案

檢測(cè)陰極陽(yáng)極電解測(cè)試溫樣件尺性能指標(biāo)1性能指標(biāo)2

項(xiàng)目液度寸（mm）

3

性能指標(biāo)1性能指標(biāo)2

電解固定電電流

檢測(cè)測(cè)試溫樣件尺電壓固定

陰極陽(yáng)極液流密度密度

項(xiàng)目度寸（mm）標(biāo)準(zhǔn)電壓

濃度（A/（A/

（V)（V)

㎡)㎡)

30%10x10/20001.8

全水雷尼60~

鎳網(wǎng)KOH50x50/

解鎳80℃40002.0

溶液500x500

42電化學(xué)測(cè)試

42.4測(cè)試儀器及用具

1.1.1測(cè)試器具：電化學(xué)工作站、恒電位測(cè)試儀

1.1.2解池模具（實(shí)驗(yàn)室）

1.1.3小型電解槽（標(biāo)方&電極面積）

1.1.4工業(yè)電解槽

42.5測(cè)試原理

析氧（HER）/析氫（OER）電化學(xué)性能測(cè)試均以30%KOH為電解液，

使用常規(guī)三電極體系，在規(guī)定溫度下使用電化學(xué)工作站進(jìn)行。分別以

Hg/HgO電極為參比電極，石墨電極為對(duì)電極，催化劑覆蓋的鎳網(wǎng)作為

工作電極，測(cè)試所得的電極電勢(shì)根據(jù)能斯特方程轉(zhuǎn)換為可逆氫電極電

勢(shì)（RHE），計(jì)算得到過(guò)電位（η)。

4

全解水電化學(xué)性能測(cè)試以30%的KOH為電解液，使用常規(guī)兩電極電

解槽，在80℃下使用電化學(xué)工作站，催化劑修飾的鎳網(wǎng)作為陰極，原

網(wǎng)為陽(yáng)極進(jìn)行測(cè)試。

43測(cè)試方法

43.4線性伏安掃描法（LSV）

給予某種測(cè)試所需要的電壓范圍，賦予必要的掃描速率，測(cè)試時(shí)

電壓隨著時(shí)間的增呈線性增長(zhǎng)，可以獲得電流隨變壓變化的曲線圖即

為極化曲線，又稱(chēng)為L(zhǎng)SV曲線。

掃描速率均為5mV/s。HER的電壓測(cè)試范圍為-0.5—-1.6V，OER

的電壓測(cè)試范圍為0—1.5V，全解水的電壓測(cè)試范圍為0.8—2.5V。

43.5循環(huán)伏安曲線（CV）

控制電極電勢(shì)以不同的速率，隨時(shí)間以三角波形一次或多次反復(fù)

掃描，電勢(shì)范圍是使電極上能交替發(fā)生不同的還原和氧化反應(yīng)，并記

錄電流－電勢(shì)曲線。

在非法拉第區(qū)域以不同掃速測(cè)試CV，可以計(jì)算得到電極材料的雙

電層電容。

43.6計(jì)時(shí)電流法（CA）

計(jì)時(shí)電流法是評(píng)價(jià)電催化穩(wěn)定性中最為常用的一個(gè)方法，通常以

恒定電位，測(cè)試電流隨時(shí)間變化的曲線（即i-t曲線），測(cè)試時(shí)長(zhǎng)為100

小時(shí)及以上，在長(zhǎng)期測(cè)試中，所檢測(cè)的電流密度的波動(dòng)可以忽略不計(jì)，

這表明電催化劑具有穩(wěn)定性。

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43.7計(jì)時(shí)電位法（CP）

計(jì)時(shí)電位法通過(guò)給電解池的工作電極上施加一個(gè)迅速上升的脈沖

電流并以時(shí)間作為函數(shù)，測(cè)量記錄本電極與參比電極之間電壓（即v-t

曲線），測(cè)試時(shí)長(zhǎng)一般為100小時(shí)及以上，在長(zhǎng)期測(cè)試中，所檢測(cè)的電

壓的浮動(dòng)可以忽略不計(jì)，這表明電催化劑具有穩(wěn)定性。

此外，自支撐型電催化劑的機(jī)械穩(wěn)定性是另一個(gè)重要的性能指標(biāo)，

可以證實(shí)活性組分在實(shí)際長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中是否