MIT分析多孔电极上的气泡形成过程 提高水分解制氢效率

盖世汽车讯利用电将水分解成氢气和氧气是生产清洁氢燃料的有效方法。随着水分解技术的发展，多孔电极材料通常用于为电化学反应提供更大的表面积。但是，在反应过程中，气泡可能会堵塞反应表面，从而限制生产效率。

(来源:麻省理工学院)

据国外媒体报道，麻省理工学院(MIT)首次分析并量化了多孔电极上的气泡生成过程。研究人员发现，在电极表面有三种不同的方式形成和释放气泡。通过调整电极成分和表面处理方法，可以精确控制。

因为气体是在液体介质中连续反应产生的，所以会形成气泡并暂时堵塞活性电极的表面。岩田说:“控制泡沫是实现高系统性能的关键。”然而，在过去，对用于这种系统的多孔电极的研究很少。研究小组确定了三种不同的气泡形成和释放方式。其中一种叫做内部生成和释放，气泡相对于电极孔径非常小。在这种情况下，气泡可以自由漂移，保持表面相对清洁，从而促进反应过程。另一方面，气泡大于孔径，并且经常被卡住和堵塞，从而显著抑制反应。第三种中间方式称为毛细过程。气泡大小适中，会被部分堵塞，但仍可通过毛细作用渗出。

研究小组发现，多孔表面的润湿性是决定出现哪种状态的关键变量。这个变量决定了水是均匀分布在表面还是形成水滴。可以通过调整表面涂层来控制。该团队使用了一种叫做聚四氟乙烯(PTFE)的聚合物。电极表面溅射的PTFE越多，表面越疏水，不易被较大气泡堵塞。

通过微调表面涂层覆盖率，可以略微改变润湿性，但可以极大地改变系统性能。研究人员表示，通过这一发现，“我们增加了一个新的设计参数，即气泡释放直径(气泡从表面分离前的大小)与孔径的比值。这是衡量多孔电极有效性的新指标。”

研究人员表示，可以通过制作多孔电极来控制孔径，通过添加涂层来精确控制润湿性。“通过控制这两种效应，我们可以精确控制未来的设计参数，以确保多孔介质在最佳条件下运行。”这将为材料设计者提供一组参数，以帮助选择化合物、制造方法和表面处理或涂层，从而为特定应用提供最佳性能。

该团队表示，这项研究的重点是水的分解过程，但相关结果可以用于几乎所有气体析出的电化学反应，包括用于电化学转化以捕获二氧化碳的反应，如电厂排放的二氧化碳。

麻省理工学院机械工程副教授加兰说:“真正令人兴奋的是，随着水分解技术的不断发展，该领域的重点已经从催化剂材料设计扩展到质量运输管理，这项技术有望实现规模化。”盖世汽车讯利用电将水分解成氢气和氧气是生产清洁氢燃料的有效方法。随着水分解技术的发展，多孔电极材料通常用于为电化学反应提供更大的表面积。但是，在反应过程中，气泡可能会堵塞反应表面，从而限制生产效率。

(来源:麻省理工学院)

据国外媒体报道，麻省理工学院(MIT)首次分析并量化了多孔电极上的气泡生成过程。研究人员发现，在电极表面有三种不同的方式形成和释放气泡。通过调整电极成分和表面处理方法，可以精确控制。

因为气体是在液体介质中连续反应产生的，所以会形成气泡，并且是暂时的……阻塞有源电极的表面。岩田说:“控制泡沫是实现高系统性能的关键。”然而，在过去，对用于这种系统的多孔电极的研究很少。研究小组确定了三种不同的气泡形成和释放方式。其中一种叫做内部生成和释放，气泡相对于电极孔径非常小。在这种情况下，气泡可以自由漂移，保持表面相对清洁，从而促进反应过程。另一方面，气泡大于孔径，并且经常被卡住和堵塞，从而显著抑制反应。第三种中间方式称为毛细过程。气泡大小适中，会被部分堵塞，但仍可通过毛细作用渗出。

研究小组发现，多孔表面的润湿性是决定出现哪种状态的关键变量。这个变量决定了水是均匀分布在表面还是形成水滴。可以通过调整表面涂层来控制。该团队使用了一种叫做聚四氟乙烯(PTFE)的聚合物。电极表面溅射的PTFE越多，表面越疏水，不易被较大气泡堵塞。

通过微调表面涂层覆盖率，可以略微改变润湿性，但可以极大地改变系统性能。研究人员表示，通过这一发现，“我们增加了一个新的设计参数，即气泡释放直径(气泡从表面分离前的大小)与孔径的比值。这是衡量多孔电极有效性的新指标。”

研究人员表示，可以通过制作多孔电极来控制孔径，通过添加涂层来精确控制润湿性。“通过控制这两种效应，我们可以精确控制未来的设计参数，以确保多孔介质在最佳条件下运行。”这将为材料设计者提供一组参数，以帮助选择化合物、制造方法和表面处理或涂层，从而为特定应用提供最佳性能。

该团队表示，这项研究的重点是水的分解过程，但相关结果可以用于几乎所有气体析出的电化学反应，包括用于电化学转化以捕获二氧化碳的反应，如电厂排放的二氧化碳。

麻省理工学院机械工程副教授加兰说:“真正令人兴奋的是，随着水分解技术的不断发展，该领域的重点已经从催化剂材料设计扩展到质量运输管理，这项技术有望实现规模化。”

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