“MIT拆析多孔电极上的气泡形成过程 提高水分解制氢效率”

盖西汽车利用电力将水分解为氢和氧是生产清洁氢燃料的比较有效的方法。 随着水解技术的迅速发展，一般采用多孔电极材料，为电化学反应提供更大的表面积。 但是，在反应过程中，产生的气泡可能堵塞反应表面，限制生产效率。

(图像来源: mit )

据外国媒体报道，麻省理工学院( mit )首次分解并量化了多孔电极上的气泡产生过程。 研究人员发现，在电极表面形成和释放气泡有三种不同的方法。 通过调整电极成分和表面解决方法，可以正确控制。

由于在液体介质中不断反应产生气体，形成气泡，暂时堵塞活性电极的表面。 iwata说:“控制气泡是实现高系统性能的关键。” 但是，迄今为止，用于这种系统的多孔电极的研究很少。 研究小组查明了气泡形成和释放的三种不同方法。 其一被称为内部形成和释放，相对于电极的孔径，气泡较小。 在这种情况下，气泡可以自由漂浮，保持表面比较清洁，促进反应过程。 在另一种形式中，气泡大于孔径，经常卡住堵塞，大大抑制反应。 第三种中间方法叫做岩心抽吸过程，气泡中等大小，会发生部分堵塞，但可以通过毛细管作用渗出。

研究小组发现，多孔质表面的润湿性是决定发生什么状态的重要变量。 这个变量决定了水是均匀分布在表面还是水滴。 通过调整表面涂层可以控制它。 小组采用了一种叫做聚四氟乙烯( ptfe )的聚合物。 电极表面溅射的聚四氟乙烯越多，表面越具有疏水性，越难以被大气泡堵塞。

通过对表面涂层的覆盖率进行微调，可以使润湿性略有变化，但可以使系统性能发生较大变化。 研究人员表示，通过这一发现，增加了新的设计参数:“气泡的释放直径(气泡从表面分离之前到达的尺寸)和孔径之比。 这是衡量多孔电极比较有效性的新指标。 ”

研究人员说，通过多孔电极的制作方法控制孔径，添加涂层可以准确控制润湿性。 “通过控制这两种效果，我们可以准确控制设计参数，以便将来多孔介质可以在最佳条件下工作。 ”它为材料设计者提供了一系列的参数，选择化合物、制备方法和表面解决或涂层，为特定的APP应用提供最佳的性能。

该小组表示，此次研究重点讨论了水的分解过程，相关结果可用于发电站排放的二氧化碳等几乎所有的气体分解电化学反应，包括电化学转换捕获二氧化碳的反应。

麻省理工学院机械工程副教授gallan表示:“真正令人兴奋的是，随着水解技术的迅速发展，该行业的热点从催化材料设计扩展到质量输送管理，该技术有望规模化。”