原位红外电化学池是连接电化学工作站与红外光谱仪的关键接口装置，其核心设计理念是在电化学反应进行的同时，让红外光能够有效穿透并检测原位红外电化学池铂电极/溶液界面，实现"边反应边看"的实时监测。这种联用技术将宏观电化学信号与微观分子结构变化直接关联，为电催化、电池、腐蚀等过程的机理研究提供了较直观的证据。
设计原理的核心要素
电化学原位红外光谱面临的较大挑战是水溶液对红外光的强烈吸收。为解决这一难题，发展出两种主流技术路线：外反射模式和内反射模式。外反射模式采用薄层电解池设计，将工作原位红外电化学池铂电极与红外窗口压近，形成数微米厚的薄层电解液，极大缩短了红外光在溶液中的路径，有效削弱水的吸收干扰。内反射模式则基于衰减全反射原理，采用高折射率的红外窗片，在窗片表面蒸镀几十纳米厚的金属薄膜作为工作电极，红外光在窗片内发生全反射时产生的隐失波能够穿透薄膜探测电极/溶液界面，由于隐失波作用距离极短，溶剂吸收影响被降到较低。
关键技术突破方向
薄层电解池的突出优点是电极适应性非常广，绝大部分固体电极都可以应用，因此成为电化学原位红外中应用较广泛的电解池。但其不足之处是电极对电位响应速度慢、传质阻力大，且电流密度分布不均。针对这些问题，研究人员通过采用微电极、流动电解池等措施加以克服。衰减全反射方式的较大优势是可以通过控制金属薄膜的纳米结构，获得几十到几百倍的增强红外吸收，即表面增强红外吸收光谱，非常有利于低覆盖度吸附态中间体的检测。
现代原位红外电化学池的设计还需要考虑多项关键指标：反射式结构的选择、池内光程与死体积的优化、工作温度范围的扩展、以及表征材料的真实性。气相电化学反应的原位池需要将反应池体积设计得尽可能小，以缩短气体切换时间，满足瞬态过程分析的需求。温度控制能力也十分重要，高温可以去除原位红外电化学池铂电极或质子交换膜上的杂质成分，提升质子迁移速率，而较低温度则能提高反应中间体的稳定性，有利于跟踪反应历程。
创新设计趋势
较新研究开发了多用途电化学原位池，通过片状工作电极作为窗口直接隔绝电解液和空气，使得测试过程中光直接通过片状工作电极与催化剂接触，光路不需要经过水层，避免水层对信号的干扰。这种设计不仅解决了目前原位池功能单一的问题，而且结构简单、加工成本低、使用方便。此外，能够实现电解液对流平衡、电解液用量少、检测灵敏度高的新型原位红外电化学池也在不断涌现，通过优化池体结构和搅拌装置，确保能够准确检测到催化剂表面的吸附物种。
