Nano Res.|调控电极润湿性以增强析氢反应中的传质过程

文摘   2024-12-02 08:30   天津  
在析氢反应中,由于气泡附着在电极上、气泡在电解液中分散以及氢气扩散缓慢所导致的传质效率低下,极大地阻碍了反应进程。
现有技术只能解决气泡附着或气泡分散的问题。而能够同时解决气泡附着、气泡分散和氢气扩散不佳这三个问题的策略鲜有报道。近期,一篇文章报道了一种具有特殊润湿性设计的新型电极,它能够有效地促进气泡传输和溶解氢的扩散。
这种设计能够同时解决上述三个传质问题,并提高电极效率。我们总结了这项工作仍面临的挑战,并展望了促进气体析出反应中传质过程的潜在方法。

01  研究背景和目的

析氢反应的重要性

析氢反应(HER)是水电解过程中的关键步骤,对于可再生能源的储存和转化具有重要意义。

高效的析氢反应能够降低能源消耗,提高能源利用效率。

电极润湿性的影响

电极表面的润湿性直接影响反应物和产物的传质过程,进而影响析氢反应的速率和效率。

通过调控电极润湿性,有望优化传质过程,提高析氢反应性能。

研究目的

在探索调控电极润湿性对析氢反应传质过程的影响,并寻求最佳润湿性条件以提高析氢效率。

02  研究方法

电极制备与修饰

采用不同材料和方法制备电极,并通过化学或物理方法调控其润湿性

电化学测试

使用电化学工作站进行析氢反应测试,记录电流密度、过电位等关键参数。

传质过程分析

通过理论计算和实验验证,分析不同润湿性条件下传质过程的变化。

03  研究结果

润湿性对析氢反应的影响

研究发现,适当的电极润湿性能够显著提高析氢反应的电流密度和降低过电位。

润湿性过强或过弱均不利于传质过程的优化,导致析氢反应性能下降

最佳润湿性条件

通过实验优化,确定了最佳的电极润湿性条件,该条件下析氢反应性能达到最优。

04  研究局限

实验条件限制

本研究在实验室条件下进行,与实际工业应用环境可能存在差异。

需要进一步验证在更复杂环境下的润湿性调控效果。

传质过程理解的局限性

对于传质过程的理解仍存在一定的局限性,需要更深入的理论和实验研究。

05  图文导读

06  未来研究方向

润湿性调控技术的优化

探索更先进的润湿性调控技术和方法,以提高析氢反应性能。

传质过程的深入研究

强对传质过程的理论和实验研究,揭示更多影响析氢反应性能的关键因素。

工业应用探索

将研究成果应用于实际工业环境中,验证其可行性和经济性。

07  总结

文章通过调控电极润湿性来优化析氢反应中的传质过程,取得了显著的研究成果。

然而,仍存在一些局限性需要克服,未来需要继续深入研究和探索,以推动析氢反应技术的进一步发展。

本文由氢能科研助手提供.
原文链接:
https://doi.org/10.26599/NRE.2023.9120063
▲圆盘电极旋涂机操作说明

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