表面折射率光学传感是一种基于倏逝波检测的高灵敏高分辨高通量的实时检测方法,已广泛应用于生物分子检测等领域。而在新能源领域,研发高性能液流电池和高效电解水产氢技术是解决能源问题的有效方法。其中,电极作为电化学反应场所,其活性分布影响电池的功率密度和能量转化效率。而电解水催化剂分布则影响析氢析氧反应的启动电位。因此,本论文研究利用表面折射率光学传感方法用于电极活性分布和析氢析氧反应动力学分布的原位检测。相比已有技术,该方法的最大优点在于能够同时实现电化学反应分布成像的原位检测。基于表面折射率光学传感理论,分别搭建了仪器化的全反射成像传感器和表面等离子体共振传感器。提出角度像素分辨率这一指标来提升角度型表面等离子体共振传感器的折射率分辨率。其中,长程表面等离子体共振传感器具有4.37×10-7 RIU的最佳折射率分辨率。在液流电池电极活性和电化学反应动力学分布原位检测上,利用全反射成像传感器对石墨毡电极在循环伏安过程中的局域电流密度进行检测,实现单根石墨毡纤维空间分辨率的电极活性和可逆性分布成像。分别在不同浓度电解液、不同电位扫描速率、不同活性电极和单根石墨纤维显微成像等情况下验证了该传感器的可行性。此外,对钒电池运行过程电极表面和侧面反应动力学进行原位检测并获得电极电流密度分布,有助于进一步研究电池自放电、副反应、电解液扩散和输运等过程。在析氧反应动力学分布的原位检测上,实验结果表明析氧反应产生的气泡数目周期性振荡,气泡产生和消耗的启动电位分别与循环伏安曲线得到的析氧反应和氧还原反应启动电位一致,表明该传感器提供了一种测量析氧反应启动电位分布的工具。同时,研究表明在长周期循环伏安过程中,析氧反应引入含氧官能团使电极的活性分布和均匀性得到提升。此外,电极更高活性和不可逆性有利于析氧反应发生。对于析氢反应过程,同样可获得析氢反应的启动电位分布。这种表面折射率光学成像方法有望在液流电池、水分解产氢、电催化和电化学腐蚀等领域实现对电极活性分布和电化学反应动力学分布的原位检测,助力电极改性和催化剂更新等研究。