目前,支撑社会发展的煤、石油等传统的化石能源面临日益枯竭、污染严重等问题,无法支撑社会的可持续绿色发展。通过电化学的方式实现能量的转换与存储,因其原料及工作释放产物都是绿色环保的,被认为是比较有发展前景能替代传统能源的新能源开发形式。尤其电解水、燃料电池或者是能量储存的超级电容器得到了广泛的关注,针对这类涉及到气液固三相或气/液固两相同时参与的电化学反应体系,为了提高上述系统的能量转化存储效率,除了不遗余力地开发具有优化的电子结构、尽可能暴露反应活性位点的新型催化剂外,调控电极界面的气液浸润性,改善反应物的质传输行为,使得反应物更加高效的接触电极,反应产物尽快脱离电极释放活性位点,也可以显著地提升这类电化学反应活性。因此,本文主要根据这类气液固体系中单电极反应的特点,系统的研究了固体表面上气液的浸润行为;探索了电极界面浸润性对氧还原反应模型及活性区域的影响;根据电解质在电极界面上的浸润行为,探究了电解质浓度对储能器件性能的影响。具体的研究内容如下:1.由于常用来描述浸润性的表观接触角θ的随机波动性,我们用最稳态接触角θms代替θ更加准确地描述了气液在固体表面上的浸润性。本文中θms简化的表达为气泡的前进接触角θa与后退接触角θr的算术平均值,提高了实际测量的精度。并且基于平整和结构化的基底,测量得到的接触角滞后δ(θa与θr之差)都在θms为90°的时候,达到了它的最大值。结合上述δ与θms之间的关系,以及液气表面张力(γ1g),定量地测量了气-固之间的横向粘附力f,即气泡沿着固体表面阻碍气泡前进或后退的力,描述了固体表面上气泡的动态浸润行为。根据f与θms之间的依赖关系,定义了气泡对固体表面的特殊浸润状态“超粘态”,即当气泡的θms～90°的时候,f最大,气泡的生长或收缩都最受阻。2.利用固体表面上液滴的θms与6,并结合γ1g,以更加简化的方式定量地测量了液-固之间的横向粘附力f。通过测量液滴在不同浸润性固体表面上的θa与θr,计算得到了液-固之间的f,进而定义了液滴与固体表面的特殊浸润状态“超粘态”,即当θms～90°的时候,f最大,液滴的前进或后退是最迟缓的。在“超粘态”下,因θms为90°,所以气固表面张力等于液固表面张力,当液滴沿着固体表面连续的前进或后退时,相比亲或疏水界面,超粘界面则可以保持一定的稳定性而不被预浸润。3.搭建了原位的光学-电化学装置,同步的记录了在亲疏气Pt电极上氧气气泡的消耗行为及电流随时间的变化关系。我们发现,疏气Pt电极上,大部分时间内,氧气气泡主要以恒定的接触角(CCA)模型消耗,而气泡半径R与时间之间呈线性关系。亲气Pt电极上,起始阶段,氧气气泡主要以恒定的半径(CR)模型消耗,气泡的高度H随时间在线性的减小,而在气泡快消耗殆尽阶段,气泡主要以CCA模型消耗。然后结合气泡在亲疏气Pt电极上的消耗模型及气泡的消耗速率电流,得到了单个气泡的消耗电流与气泡的表观气-固接触区域面积呈正相关的关系。通过理论推导和实验观察验证并确定了气泡的底部接触区域为氧气气泡消耗的主要活性区域,而非我们通常认为的表观三相接触线附近区域。4.我们在PET基底上涂覆了银纳米线和还原石墨烯层,通过原位沉积的方法在该基底上生长了聚苯胺与石墨烯的纳米复合物阵列作为超级电容器柔性透明的单电极。然后,制备了不同浓度添加了硫酸的PVA凝胶电解质,通过测量不同浓度PVA电解质对单电极的浸润行为,根据电解质的质子导通及电子阻隔作用,确定了最佳配比水与PVA的质量比为15:1的电解质。结合上述单电极和电解质,以三明治结构组装得到的全固态超电容器在550 nm波长处保持了 57.45%的透光性及在600个弯折循环之后电容量至少保持了 95%。