全球日益增長的能源需求正推動能源結構向可再生能源轉型。這一轉變不僅源于化石燃料燃燒帶來的環境問題，也受到聯合國設定的國際可持續發展目標的影響。隨著各國持續應對氣候變化并在2050年前實現碳中和，太陽能和風能等可再生能源的并網獲得了更多關注且投資急劇增加。盡管太陽能和風能是清潔、可再生且豐富的能源形式，但它們會因天氣條件和一天中的時間而波動，這就需要將剩余能量以可隨時調度的形式儲存起來，優選可擴展且適于分布式及大容量、長距離運輸的方法。電化學儲能與轉換系統在應對這些挑戰方面扮演著關鍵角色。這些系統通過儲存峰值生產時段產生的剩余能量，并在高需求時期釋放，確保持續的能源供應以支持居民和工業需求，從而保證能源供需平衡。

電化學儲能與轉換系統通過氧化還原反應將化學能轉化為電能。這些系統可分為兩類：原電池和電解池。原電池可通過自發的氧化還原反應將化學能轉化為電能（例如，電池、燃料電池），而電解池則需要電能來驅動非自發的氧化還原反應（例如，氧化還原液流電池、水電解）。目前已開發出種類豐富的電化學池設備，應用于電池、電容器、燃料電池、電解槽、太陽能電池、水處理等多種技術。常見應用包括便攜式電子產品、電動汽車、電網穩定措施、氫氣生產以及固定式電力系統等。

盡管具有諸多優勢，電化學儲能與轉換技術也面臨技術局限性和性能改進的需求。主要挑戰包括能量密度低、循環壽命有限和成本效益問題。電池系統仍受限于有限的壽命、低效率和高生產成本，而燃料電池和電解槽則面臨耐久性差以及貴金屬催化劑等材料和組件成本高的問題。解決這些局限性對于提高這些系統的成本效益至關重要，從而推動清潔和可再生能源系統的廣泛采用，促進可持續社會的進步。

為了進一步推進電化學能量轉換與存儲的材料、器件和技術發展，微流控池正成為電化學系統應用中潛在的分析工具和測試平臺，為研發提供了一種經濟高效且便捷的實驗室規模方法。通過實現在微尺度上操縱流體和傳質，可以獲得受控環境，這對于進行詳細的電化學界面分析和評估至關重要。這種微調各種參數的能力使得微流控池特別適合于研究電池、燃料電池、電解槽等系統中的復雜電化學現象。

電化學能量轉換和存儲系統可以從微流控技術中獲益的研究機遇和應用眾多。一個關鍵應用是利用微流控池作為分析工具來研究電化學反應并闡明如動力學和傳質等復雜機制，這些機制會影響系統整體性能，并可通過精細的實驗控制來解決。因此，理解這些機制對于識別限制因素和設計改進的材料及解決方案至關重要，從而可導向優化的電池設計和更堅固耐用的設備。此外，微流控系統可促進催化劑材料的篩選和制備，從而減少評估時間并提高催化劑產量。而且，微流控系統可用于評估新的電池設計和電池條件，以解決傳質限制、提高燃料利用率、增強反應效率并最小化損失，從而有助于開發性能更優的能源解決方案。

已有大量綜述文章發表，旨在評估和展示微流控器件在不同領域和應用中的使用，例如細胞培養、藥物研究、化學分析、水質監測、食品工程等。對于電化學儲能系統，至今也已發表了一些綜述文章，其范圍通常集中在微流控池設計和性能優化上，但很少或沒有關注微流控器件作為分析工具在推動儲能和轉換系統發展方面的應用，盡管這可以開辟具有更廣泛實用性的新研究視角和機遇。

因此，本綜述文章旨在全面探討采用微流控池作為電化學儲能與轉換系統開發分析工具的潛力。本文總結了近期進展，并審視了儲能系統可從微流控池使用中獲益的研究潛力。還討論了微流控技術對開發下一代儲能和轉換解決方案的影響，展示了在材料和組件評估、篩選、合成、設計和優化方面的一些關鍵應用。貫穿全文，我們的目標是闡明微流控系統如何能成為一種重要的分析工具，從而更深入地理解這些系統中的復雜電化學過程和界面現象，并為實現和采用更可持續、更高效的能源系統做出貢獻，塑造一個更清潔的能源未來。

微流控是一個多學科領域，專注于在微尺度（通常是在直徑小于一毫米的通道內）上操縱和控制流體。該技術已成為分析化學、生物化學和生物醫學工程領域的一項重大進步。它促進了被稱為微流控芯片或芯片實驗室系統的小型化器件的發展。這些器件可應用于各種化學和生物分析，具有高精度和高效率。

微流控的基本原理基于流體在小通道中的行為，其中表面張力、毛細管作用和層流等效應主導于慣性力和湍流。在微尺度下，粘性力的影響增加，導致層流條件，流體層可以平行流動而不混合。這一特性允許精確控制流體運動和相關傳質，從而為反應和分析創造受控環境，這對于用于儲能和轉換應用的微流控池至關重要。各種物理和電化學原理，包括傳質（擴散、遷移和對流）和反應動力學，支配著流體在微通道內的相互作用。這些原理對于設計和優化擬用作分析工具的微流控器件非常重要。

采用微流控系統因其與微尺度特性相關的內在優勢而獲得更多關注。微流控系統最重要的優勢之一是實驗器件設計和原型制作的靈活性，其小型特征可根據應用需求進行修改，包括變化的通道幾何形狀、流動路徑、基底材料、電極配置等。微流控用于儲能系統的另一個重要優勢是，微流控池可以設計成無膜操作，這不僅消除了額外組件的使用并降低了操作成本，還避免了與滲透、膜降解和污染相關的問題，在某些情況下也避免了水管理問題。通過消除膜，這些微流控池能夠直接關注電極和電解質的評估，允許對這些組件特有的傳輸機制進行 distinct 觀察。這一優勢是本綜述后面討論的無膜微流控池配置的核心。

與傳統方法相比，微尺度設計帶來的另一個優勢是樣品體積的減少，這可以有效減少試劑消耗并減少廢物產生。因此，微流控器件能夠以微升體積進行實驗的能力在樣品昂貴或稀缺的場景（如臨床研究或生物醫學診斷）中非常有用。除了材料操作成本外，小樣品體積也減少了材料浪費，有助于創建更環保的實驗室評估程序。此外，減少樣品尺寸使得評估稀有或昂貴材料成為可能，這在燃料電池和電解槽等廣泛應用貴金屬催化劑材料的應用中非常有用。這使得研究人員能夠以少量貴重材料進行實驗測試，無需更多資源密集型的樣品來評估和篩選基于其性能和特性的催化劑材料。

另一個理想的優勢是控制和調節微流控池環境及反應條件的能力，這對于理解電化學動力學和傳質損失機制至關重要。小的微通道能夠實現快速活化和反應動力學，從而增強反應效率并加速分析。研究人員可以在微流控池內調節實驗條件，如反應物組成和濃度、流速、傳質速率、溫度、相對濕度和pH值，并實時分析由變量操縱引起的系統性能變化，以建立性能敏感性。在此背景下，理解測試條件對電極和電池性能的影響對于最大化液流電池、燃料電池和電解槽的性能和耐久性至關重要。這一優勢在需要特定化學和物理特性的微環境的應用中尤其有價值，例如藥物篩選、細胞培養和蛋白質生物物理學。對于電化學系統，使用具有受控環境的微流控系統有利于催化劑納米材料的合成，其中催化劑尺寸和形態可通過反應條件的策略性調整來調節。

微流控池的獨特優勢之一是其能夠按比例縮小并提供巨大的設計靈活性，使得能夠在與電化學能量轉換系統相關的多個長度尺度上進行受控實驗。這些系統涉及從納米尺度（例如，電催化反應）到電網級存儲的米尺度的過程，而微流控技術為納米尺度和微尺度研究提供了強大的橋梁。在納米級別，微流控池作為多功能平臺用于催化劑篩選、研究復雜催化過程以及通過精確調節操作條件（如流動模式、化學梯度和電解質組成）來識別副反應，這些條件直接影響電催化劑性能。在微尺度上，微流控池為電荷轉移動力學、離子擴散和其他傳輸現象提供了寶貴的見解。從這些受控研究中獲得的知識在許多情況下可以轉化到放大系統中，例如，理解流速、電解質濃度和溫度如何影響整體電化學性能。

通過將微流控器件與其他技術集成，實現實時監測和瞬時反饋電化學性能也是可能的，當電化學工具與物理化學、成像和光譜學表征工具結合時，可提供更廣泛的多方面分析。這對于監測系統條件變化可提供系統性能損失和退化重要信息的應用至關重要。用于性能評估和反饋的實時監測和數據提取使得能夠基于敏感性分析制定性能改進策略。此外，通過將微流控技術與額外的光學成像技術結合，可以進行原位和操作中評估。因此，可以檢測、量化并減輕副反應，例如氣體析出，從而增加了在副反應會降低系統性能和壽命的電池和燃料電池應用中的實用性。

盡管微流控池為研究電化學能源系統提供了許多優勢，但在將見解轉化到更大規模應用時必須考慮若干挑戰。一個關鍵限制是微流控器件可能無法捕捉在放大系統中更為明顯的空間異質性，例如不均勻的反應物分布、電極活性的局部變化以及大規模的電解質和溫度梯度。現象如反應物匱乏、熱點、不均勻的反應速率和不均勻的電極性質（例如，局部疏水性）在實際系統中會顯著影響性能，但在微流控池的受控環境中可能不存在或最小化。流動行為也有所不同，層流在微流控通道中占主導地位，而大型系統通常呈現湍流狀態，引入了額外的傳輸復雜性。此外，許多微流控研究中使用的簡化設計，特別是在無膜配置中，省去了隔膜或膜等組件，這些組件在大型系統中會影響重要的現象，如混合、滲透和膜降解。雖然這些差異可能限制直接的可擴展性，但從微流控研究中獲得的機理見解仍然有價值，不僅可為大型系統設計的某些方面提供信息，還可用于優化其他小尺度器件，如微流控燃料電池和電池。

微流控池設計可分為兩組：連續流或分段流。每種類型的池提供獨特的優勢，要么用于電化學評估，要么用于納米材料制造，這將進一步討論。雖然連續流池主要因其受控的實驗條件而被使用，使其適用于詳細的電化學研究，但分段流器件為納米材料的合成提供了高通量能力，減少了制造時間并提高了催化劑產量。因此，選擇哪種系統可用于特定應用取決于其性質和研究目標。

連續流池通常以其平滑的流體流動而聞名。就微流控池而言，其小尺寸意味著粘性力超過慣性力，這確保了在雷諾數（Re）低于2000時可預測的層流。通常，微流控池在斯托克斯流 regime（Re < 1）下運行，也稱為蠕流。佩克萊特數（表示對流與擴散傳質的比率）通常保持遠大于一，以便控制擴散混合。層流池通常由使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）等材料制造的流動通道組成。電極根據池設計和電極配置放置在池的底部或沿通道壁。通過使反應物連續流過電極表面，可以以系統化和定量的方法評估電化學性能。

層流相對于液滴系統的主要優勢是能夠產生穩定的反應物梯度，并減少對流混合。這一優勢在反應動力學、傳質和電荷轉移評估中至關重要。層流池廣泛應用于使用循環伏安法、電化學阻抗譜和計時電流法等電化學技術的實驗中。主要應用包括電化學反應評估、催化反應研究以及新型電極材料篩選等。

分段流微流控系統為納米材料制造提供了一種替代方法，通過將試劑封裝在通常為油相的載流體內的小液滴中。在此類系統中，液滴充當獨立的微反應器，環境條件可調節以獲得期望的輸出。通過調節合成條件，研究人員可以研究它們對催化劑尺寸和形態的影響。此外，分段流系統為合成使用傳統方法無法合成的復雜結構創造了機會。因此，這些系統實現了以更快、更高效的方式生產催化劑材料的創新方法，拓寬了催化劑材料在電化學儲能器件中的應用。

電化學池是通過在電極-電解質界面發生電化學反應將化學能轉化為電能，或反之亦然的裝置。典型的電化學池由兩個電極（電子導體）、一個電解質（離子導體）和一個外部負載電路作為主要組件組成。該系統可分為兩個半電池，其中發生氧化（反應物失去電子）和還原（反應物獲得電子）反應，電子在陽極（發生氧化的電極）和陰極（發生還原的電極）處的化學物種之間轉移。這些反應可寫為：

負半電池：A^m+? A^m++ xe^-(1)

正半電池：Bⁿ⁺+ xe^-? B^(n-x)+(2)

電池電位（E）是陰極和陽極電極電位之差，表示氧化還原過程的驅動力和自發性。能斯特方程用于基于兩個半電池反應及其操作條件預測電池電位。能斯特方程可表示為：

E = E⁰- (RT/nF) ln( Π(a_i^v_i) ) (3)

其中E⁰是標準電池電位，R是通用氣體常數，T是電池溫度，n是反應中涉及的電子數，F是法拉第常數。在方程中，a指的是每個物種的活度，v_i指的是其相應的化學計量系數。

電極-電解質界面的界面相互作用影響電荷轉移過程和電極反應的動力學。因此，不同的損耗可能源于界面現象。為此，我們考慮過電位（η），即理論可逆電位與驅動反應所需的實際電位之間的差值。電化學池的主要過電位歸因于開路電壓（OCV）、活化、濃差和歐姆損耗，其中陽極和陰極電極都對活化和濃差損耗有貢獻，而電解質是歐姆損耗的主要貢獻者。各種過電位貢獻的總和可以數學表示為：

η = η_x+ η_act+ η_ohm+ η_conc(4)

其中η_x代表由寄生損耗（滲透、短路、雜質等）引起的OCV過電位，η_act代表與反應發生所需能壘相關的活化過電位，η_ohm是與電解質和電極中的電阻損耗相關的歐姆過電位，η_conc是與電極表面附近反應物和產物濃度梯度相關的濃差過電位。

理解電化學系統中的反應動力學及相關活化過電位機制對于提高器件性能和效率至關重要。動力學分析檢查電化學反應速率、其反應機制以及各種因素（如反應物濃度、溫度以及電極表面的物理和化學性質）如何影響它們。動力學在電化學池的整體效率中起著至關重要的作用，因為電極-電解質界面處的電子轉移速率依賴于這些反應的速率。還必須探討傳質限制和電荷轉移電阻的影響，因為它們顯著影響動力學速率。

塔菲爾和巴特勒-沃爾默方程經常出現在電極動力學評估的文獻中。巴特勒-沃爾默方程源自活化過電位和電流密度之間的關系：

j = j₀{ (c_R^s/c_R^b) exp[αnFη_act/(RT)] - (c_O^s/c_O^b) exp[-(1-α)nFη_act/(RT)] } (5)

其中j代表反應電流密度，j₀是交換電流密度，α是電荷轉移系數，c^s表示電極表面的物種濃度，c^b指本體溶液中的相應濃度（對于產物和反應物）。在研究電極動力學時，考慮任何濃度梯度并保持恒定的表面和本體濃度非常重要。實現此目的的一種方法是通過混合溶液來最小化傳質限制，使得傳質速率超過反應速率，這允許使用巴特勒-沃爾默方程的簡化版本。或者，微流控系統可以利用微通道減少傳質限制并控制反應物供應速率。由于其對反應環境的精確控制以及調節影響動力學反應的關鍵測試參數的能力，微流控池可以成為動力學評估的強大分析工具。微流控通道的小尺寸增強了傳質并減少了擴散路徑，允許更快的響應時間。因此，可以分析快速的電化學反應，這可能難以在傳統的表征工具和設置（如靜態三電極池）中進行研究。可以從微流控池動力學數據中提取有用的見解，從而改善電池性能和催化劑效率，以及電極設計。在文獻中，已繪制塔菲爾曲線，并研究了電極材料和不同氧化還原化學的動力學參數，以了解性能遲緩的限制因素。

另一個可能影響系統性能的重要因素是傳質。電化學池中的傳質機制涉及反應物從本體供應到電極表面的移動以及產物從表面移走。確保高效的傳質對于維持反應物和產物的最佳濃度至關重要，以便電化學反應能夠以高速率和低過電位進行。傳質限制，如反應物供應、單相擴散，以及在某些系統中的液態水淹沒或氣泡積聚，可能導致濃度梯度、更高的過電位和降低的整體系統性能。電化學池中的三種主要傳輸機制是擴散、遷移和對流。

擴散定義為反應物的自發運動，由物種的濃度梯度驅動。菲克第一擴散定律指出，物種的通量（J）與濃度梯度（?c）成正比：

J = -D?c (7)

其中D是擴散系數。這種關系表明物種將從高濃度區域移動到低濃度區域，從而試圖平衡和減輕濃度差異。菲克第二定律預測不同物種的濃度如何隨時間變化：

?c/?t = D ?2c (8)

對流是由于外力作用于流體（泵、鼓風機、攪拌器、重力、壓力梯度等）引起的整體流體運動發生的。對流是一個需要考慮的重要因素，因為它可以通過減少濃度梯度和促進反應物更均勻分布來顯著增強系統中的傳質。它可以使用能斯特-普朗克方程來描述，該方程也考慮了擴散和遷移，遷移定義為帶電物種在電場影響下的運動。這個方程結合了所有三種機制。它可以表示為：

J_i= -D_i?c_i- z_iu_iF c_i?Φ + c_iv (9)

其中z是離子的電荷態，v是速度，?Φ代表電場梯度。

微流控器件的優勢之一是可能控制和改變反應物流動條件并觀察對電化學性能的 resulting 影響，這有助于識別和理解傳質限制。微流控池設計結合精確的流量控制，對于減輕傳統系統設計中的傳質限制至關重要。通過實現局部對流傳質、短擴散距離和高表面積體積比，微流控池顯著改善了傳輸機制。由微流控池分析提供的對傳質機制的更好理解可以導致電化學器件設計和功能的顯著改進。一些策略包括基于重要特性（如潤濕性、孔隙率等）開發新型電極材料和優化電解質配方（粘度、濃度）。因此，微流控系統有利于推進電化學系統內有效傳質策略的研究和應用。

由于其小規模優勢和可用于理解不同機制的血流控制，微流控系統具有許多儲能系統可從中受益的應用。這里，我們探討微流控池在電化學系統中的應用，作為分析設備，可以推動和加速現有儲能器件的開發和優化，重點關注六個主要領域：電化學分析、材料篩選、納米材料制造、界面現象表征、電池設計以及建模和模擬。

微流控技術促進了電化學過程的實時控制和監測，使研究人員能夠收集詳細的動力學數據，這有助于理解儲能和轉換的機制。微流控池可以成為傳統方法（例如，靜態三電極池）的替代解決方案，以運行電化學診斷技術，如循環伏安法（CV）研究可逆性和動力學，塔菲爾分析提取動力學參數，或電化學阻抗譜（EIS）評估動力學和傳質參數。為此，已提出包含傳統三電極配置的微流控池設計，以便可以準確進行電化學評估。三個電極是：工作電極，主要電化學反應發生的地方；對電極，電流流過以閉合電路；和參比電極，在實驗期間提供穩定且已知的電位。三個電極中的每一個必須與相同的電解質接口，以便于電化學池操作和診斷，通常在流經微流控通道網絡的情況下進行。在文獻中，許多微流控池已被提出作為分析工具，用于各種儲能和轉換系統中的電化學性質評估。

Lee等人制造了一個流穿式微流控燃料電池，在微流控通道網絡內包含多孔電極，使用兩個電解質流動入口和一個出口，用于釩氧化還原反應的電化學分析。在提出的無膜和無催化劑的三電極池配置中，分析了三個碳電極作為工作電極（石墨棒、碳紙和憎水碳紙），而石墨板用作對電極，飽和甘汞電極用作參比電極。他們使用V（II）和V（V）釩氧化還原電解質進行電化學測量，用于常規電化學技術，如EIS、塔菲爾和CV。通過運行這些測量，他們能夠提取重要的電化學性質，如凈電阻率、動力學速率、電荷轉移系數和擴散系數。首先，EIS用于基于奈奎斯特圖（基于頻率響應的半圓曲線）估算使用V（V）電解質的歐姆池電阻。第一個實軸截距被稱為組合歐姆池電阻（R_s），它解釋了接觸、溶液和電極電阻。在固定條件（電解質濃度、電極尺寸和電連接）下，電極電阻（R_net）可以通過從R_s中減去接觸電阻和溶液電阻來計算。塔菲爾分析用于提取V（II）和V（V）電解質的動力學參數。使用IR補償解耦動力學和歐姆過電位，以便可以評估兩種電解質的參數，如交換電流密度和電荷轉移系數。這些參數基于獲得的塔菲爾曲線的y截距和斜率計算。速率常數（k₀）也從測量數據計算。最后，CV用于基于它們各自的峰值電位研究V（II）/V（III）和V（IV）/V（V）氧化還原電對的可逆性，并且擴散系數從伏安圖的峰值電位和峰值電流強度計算。電池極化曲線也通過實驗獲得，并與作者提出的模型的數值模擬結果一致。

Goulet等人使用通過軟光刻在PDMS中制造的流穿式多孔電極微流控池測量電化學反應動力學。提出的池包含一個具有單個入口和單個出口用于電解質流動的直微流控通道和三個電極：碳紙（工作和對抗）和飽和甘汞電極（參比）。對于電化學測量，使用注射泵將V（II）/V（III）或V（IV）/V（V）氧化還原電解質泵入池中，并由出口處的另一個注射泵移除。進行電化學分析以理解動力學參數，使用塔菲爾曲線和EIS測量。從塔菲爾曲線提取碳紙電極上兩種釩電解質的交換電流密度和速率常數，并比較結果。結果表明，負極上的V（II）/V（III）反應是緩慢反應，其速率常數比V（IV）/V（V）氧化還原電對低兩個數量級，因此是釩氧化還原液流電池的限制反應。注意，Goulet等人提出的微流控池設計解決了從Lee等人先前設計的池中觀察到的傳質效應，表明攪拌溶液對于補充電極表面的反應物無效。

Ingdal還提出了一個用于電化學反應評估的微流控流動池，使用四電極池配置，具有兩個工作電極（工作和工作感應）。提出的池使用光刻制造，并使用不同的工作和對抗電極，如金-鉑、鈦-鉑和碘涂層鉑電極，以及外部可逆氫參比電極。研究了兩種氧化還原電對，即亞鐵氰化物/鐵氰化物和六氨合釕（II/III），并進行了CV和EIS測量以評估反應的可逆性。然而，EIS分析受到開路電位波動的低再現性的限制。M?inichen使用類似的微流控流動池進行電化學反應研究，基于Ingdal提出的相同外部氫參比電極和鉑電極池設計。雖然Ingdal關注電極組成和參比電極位置及其對電化學測量的影響，但M?inichen關注電極厚度和流動通道高度的影響，使用六氨合釕（II/III）氧化還原電對在硫酸支持電解質中。獲得的CV和EIS測量提供了關于流速、掃描速率和電解質中氧含量對電化學性能影響的有用信息。其他例子包括用于低電流電化學檢測的三電極微流控池，能夠基于CV結果評估動力學和可逆性參數，以及具有集成鈀-氫化物（PdH）參比電極的微流控池，用于高達4 mA cm^-2的高電流密度實驗，能夠表征電化學性能。

微流控池也可以與其他表征工具結合應用，以提供更廣泛的評估。Jhong等人將原位微流控池實驗的結果與非原位微X射線計算機斷層掃描（MicroCT）圖像相結合，以理解燃料電池電極的物理性質與電化學性能之間的相關性。雖然極化曲線是從使用提出的微流控池的電化學測量中提取的，但GDL結構分析（層厚度、內部結構和界面）是基于MicroCT圖像進行的。通過結合這兩種技術，他們能夠闡明燃料電池性能與電極壓縮之間的相關性。Shyu和Huang使用他們提出的過氧化氫微流控池研究和觀察了電極表面的氣體析出。通過分析極化曲線，他們能夠通過改變微通道寬度和體積流速來評估氣泡對系統性能的影響。評估了電流密度和歐姆損耗特性以進行性能比較。除了診斷電化學性能外，他們還使用高速攝像機可視化了微流控池中的氣泡形成，顯示了將微流控池與成像技術結合用于氣體析出評估的優勢。

微流控池也被用于表征電催化劑活性。Dumitrescu等人提出了一個用于檢查電催化劑材料動力學性質的微流控池。提出的器件由兩個包裹在PDMS微通道內的熱解光刻膠碳（PPC）微帶組成，采用三電極配置，其中PPC微帶用作工作電極，金絲作為對電極，Hg/Hg₂SO₄電極作為參比電極。對于電化學測量，使用在水性KNO₃中的二茂鐵甲醇（FcMeOH）作為電解質，并評估了不同的電化學參數，如極限電流密度、收集效率、速率常數和傳質系數。還使用CV和線性掃描伏安法（LSV）技術對Pt電極上的氧還原反應（ORR）進行了電化學動力學評估，并與旋轉環盤電極（RRDE）結果進行了比較。結果表明，提出的微流控池相對于傳統旋轉盤電極提供了幾個優勢，例如更高的收集效率（97%）、更寬的傳質系數范圍（高達0.5 cm s^-1）、更寬的溫度操作窗口（高達70°C）和減少的樣品制備。Fanavoll使用六電極微流控池研究甲酸和甲醛在鈀上的氧化。為此，使用四個100 μm工作電極、一個500 μm對電極和一個1 mm PdH薄膜參比電極制造了一個PDMS微流控池。使用H₂SO₄和HClO₄作為電解質來評估Pd和Pt工作電極并理解它們的催化活性。研究了與氫吸附/脫附以及鉑和鈀氧化物形成相關的峰。電化學活性表面積（ECSA）也基于表面電荷計算。Brushett等人提出了一個堿性微流控H₂O₂池作為催化劑和電極表征的平臺。使用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚四氟乙烯（PTFE）制造了一個模塊化微流控燃料電池，其中使用Pt/C或Ag/C作為陰極，而Pt/C用作陽極。提出的設計具有循環堿性電解質，以促進長期電極耐久性研究。作者使用此設置評估各種參數的影響，如PTFE重量百分比以及Ag和Pt對燃料電池性能的催化作用。進行極化曲線和EIS測量以理解動力學和傳質參數。闡明了PTFE量與 flooding 之間的相關性及其對動力學和傳質的影響。還使用提出的微流控池研究了歸因于氧還原活性的陰極電位損耗，并建議對長期碳酸鹽形成和腐蝕介質對電極性能的影響進行進一步工作。

如上所述研究所示，微流控池顯示出作為廣泛電化學系統分析工具的強大潛力，為電極和電解質行為提供了寶貴的見解。它們結合受控流體流動和系統改變電解質參數（速度、濃度、溫度等）的能力使得能夠對不同材料和化學的動力學和傳質限制進行詳細評估。通過縮小復雜系統，微流控池允許比傳統方法更快、更受控和成本效益更高的實驗，同時能夠更真實地研究在傳統表征工具中經常被過度簡化的傳輸現象。

研究人員使用微流控技術進行儲能系統中的材料篩選，因為它提供了一種系統的方法來加速新材料的發現和優化，這對于提高電池、燃料電池和其他電化學儲能與轉換系統的性能和效率至關重要。微流控池能夠快速生成關于不同材料組成如何響應各種電化學條件的數據，使研究人員能夠迅速識別儲能應用的最佳候選材料。許多關于催化劑材料的研究已被報道，這些研究利用先前討論的一些微流控池設計作為分析工具，現在專注于材料篩選。

Ahmad等人研究了低負載量負載型Pt/Ru和Pt在XC-72R電極上的性能在微流控直接甲醇燃料電池中的影響。他們的研究旨在使用小活性面積和低催化劑負載量提高池效率和功率輸出。使用制造的微流控池，他們能夠將催化劑負載量與池性能相關聯，并確定陽極和陰極兩側的最佳催化劑負載量。基于峰值功率密度曲線的結果，他們展示了一個與文獻中其他池相比具有高功率密度的微流控池。Huo等人研究了碳納米管（CNTs）輔助鉑納米顆粒作為催化劑材料，使用Y通道微流控直接甲醇燃料電池，以及催化劑層材料和沉積方法對微流控池性能的影響。為此，他們比較了不同Pt/CNTs涂層電極和純Pt電極的性能，旨在突出使用CNTs作為載體的優勢。CV結果證實了CNTs負載電極的ECSA增強，這也通過增加的峰值功率密度驗證了池性能的改善。因此，這項研究顯示了使用微流控池進行基于催化劑材料和載體選擇的催化劑層優化的機會。Lu和Reddy研究了鈷酞菁（CoPc）作為甲醇燃料電池中潛在陰極催化劑的電化學性能。基于提出的催化劑材料的化學和電化學表征，他們評估了催化劑組成和沉積溫度之間的相關性及其對電化學性能的影響。根據結果，顯示鈷增加了甲醇氧化反應的電催化劑活性，并提高了對甲醇中毒的耐受性，這對甲醇燃料電池中使用的常規Pt/C電極可能有益。

Campos-Roldán等人檢驗了負載在CNTs上的NiO-Ni納米顆粒作為單元化可再生堿性微流控池電極催化劑的適用性。選擇NiO-Ni納米顆粒是因為它們不需要復雜的合成，并已廣泛用作析氫反應（HER）和氫氧化反應（HOR）電催化劑。進行了電化學評估以評估NiO-Ni動力學參數，結果表明電化學性能的改善與Ni（提供氫吸附和解離位點）和NiO（增強Volmer反應速率）的協同效應相關，以及對載體電子性質的修改。最大功率密度和消耗功率密度的電化學性能結果與基準商業材料進行了比較，提出的催化劑組成顯示出作為燃料電池和電解槽應用的雙功能催化劑的潛在應用。Omosebi和Besser使用常規Pt和Pt/C催化劑層制造并測試了一個膜內微燃料電池。在新型膜內設計中，催化劑層和流動通道都集成到Nafion膜中，這可以導致更低的材料使用、更低的重量和更高的能量密度。在干燥和濕潤條件下評估了濺射Pt電極和分散Pt/C薄膜催化劑的池性能。結果表明，在減輕的操作條件（相對濕度）下，濺射Pt電極可以提高功率密度。然而，微流控池受歐