清潔能源-氫：在析氫反應(yīng)里面，很多研究都偏向非晶合金，高熵合金/金屬玻璃等，總的來說就是各種基摻雜各種元素，有Pd-基，Pt-基，F(xiàn)e-基，Ru-基，Zr-基等，元素包括但不限于：Ni，Cu，P，Mg，Au，Ag，Co，Mo等，最后得到摻雜成的無序納米團(tuán)簇，其表面有很多活性位點，也就是這些活性位點可以吸附氫原子，最后釋放出氫氣，衡量這些納米團(tuán)簇可以通過實驗方法和第一性原理，實驗方法包括測量過電位，Tafel斜率,交換電流密度，超微電極（UME）尖端電流等，第一性原理包括計算團(tuán)簇的氫吸附能，吉布尼斯自由能，投影態(tài)密度，差分電荷等進(jìn)行表征。

電極極化：在不可逆條件下，當(dāng)有電流通過電極時，發(fā)生的是不可逆的電極反應(yīng)，此時的電極電勢與可逆電極電勢會有所不同。電極在有電流通過時所表現(xiàn)的電極電勢與可逆電極電勢產(chǎn)生偏差的現(xiàn)象稱為電極極化。電極極化的特征是：陰極電位比平衡電位更負(fù)（陰極極化），陽極電位比平衡電位更正（陽極極化）。

過電位：過電位是由于電極極化而產(chǎn)生的，就是說實際的電極反應(yīng)已經(jīng)脫離了理想的電極反應(yīng)。圖中76 mV為過電位。

圖(e)為塔菲爾曲線，Tafel斜率是析氫反應(yīng)（HRE）電催化劑的一個固有性質(zhì)，塔菲爾曲線擬合到塔菲爾方程，，其中η是過電位，b是塔菲爾斜率，j是電流密度。MG表現(xiàn)出58 mV dec?1的小Tafel斜率，表明非晶態(tài)催化劑表面上的制氫可能通過Volumer–Heyrovsky機(jī)制進(jìn)行。從Tafel曲線推斷出的非晶態(tài)催化劑的交換電流密度（j 0）高達(dá)0.217ma cm?2，遠(yuǎn)大于Pt/C催化劑（≈0.146）和許多先前開發(fā)的電催化劑的交換電流密度。較大的j 0表示在非常低的過電位下提供了較大的電流，整個反應(yīng)的激活更容易。Tafel越小，j0越大，反應(yīng)激活更容易。

交換電流密度：給定金屬催化析氫反應(yīng)的能力通常用交換電流密度來衡量。當(dāng)電極反應(yīng)處于平衡時，電極反應(yīng)的兩個方向進(jìn)行的速度相等，此時的反應(yīng)速度叫做交換反應(yīng)速度。相應(yīng)的按兩個反應(yīng)方向進(jìn)行的陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)的電流密度絕對值叫做交換電流密度，用jo表示。交換電流密度可以用來描述一個電極反應(yīng)得失電子的能力，及可以反映一個電極反應(yīng)進(jìn)行的難易程度。較大的交換電流表示在非常小的過電位下提供較大的電流，使得整個反應(yīng)更容易。

其中Ag/AgCl是參比電極，通過精確值的參比電極求出電極電勢，得到電流密度與電極電勢曲線。

超微電極（UME）尖端電流：UME針尖測量的氫濃度越高，合金成分越活躍，記錄的針尖電流越高，UME尖端的記錄電流完全歸因于催化劑的電化學(xué)活性。從SECM測得的所有研究體系的電流如圖d所示。在所有樣品中，純Pt和Pd對HOR的催化活性最低。另一方面，Pd43Pt0和Pt57Pd0非晶態(tài)合金表現(xiàn)出較高的氫氧化速率，盡管它們的貴金屬含量明顯較低。Pd43Pt0和Pt57Pd0非晶態(tài)合金的平均UME尖端電流比純Pt和Pd高約80 nA。同時含有Pd和Pt的金屬玻璃對HOR的活性最高。

吉布斯自由能的火山圖如下圖示：

從圖中可以看出，在Pt電極的析氫反應(yīng)是接近熱中性的，較高的吉布斯自由能會導(dǎo)致質(zhì)子鍵合過弱，較低的吉布斯自由能會導(dǎo)致吸附氫的強(qiáng)鍵合，兩者都會使得析氫過程變慢，所以吉布尼斯在0附近，其催化活性最好。

氫吸附能：中間產(chǎn)物H*在催化劑上的吸附強(qiáng)度（deh）可以反映其吸附能力，Pd位的吸附能為正（>0），說明Pd位不利于H原子的吸附。吸附能為正表示吸熱，吸熱反應(yīng)難自發(fā)進(jìn)行，負(fù)值表示放熱，即吸附后體系更穩(wěn)定，能量更低。

投影態(tài)密度：利用第一性原理計算得到的局部投影態(tài)密度圖，可以分析目標(biāo)原子與團(tuán)簇的結(jié)合情況。查看費(fèi)米能級附近變化情況，各原子的峰值變化，可以分析出目標(biāo)原子與配位原子的結(jié)合情況。

差分電荷：差分電荷密度圖是通過成鍵后的電荷密度與對應(yīng)地點的原子電荷密度相減獲得。通過差分電荷密度的計算和分析，可以清楚地得到在成鍵和成鍵電子耦合過程中的電荷移動以及成鍵極化方向等性質(zhì)。可以明顯看到電荷的轉(zhuǎn)移等情況，驗證了投影態(tài)密度的分析結(jié)果。