現在,麻省理工學(xué)院的一項研究首次分析和量化這些多孔電極的泡沫是如何形成的。 研究人員發(fā)現,有三種不同的方式泡沫形成,離開(kāi)水面,這些可以精確控制通過(guò)調整電極的組成和表面處理。這項發(fā)現同樣也適用于其他各種電化學(xué)反應,包括那些用于轉換從發(fā)電廠(chǎng)排放的二氧化碳捕獲空氣,形成燃料或化工原料。 今天在《華爾街日報》描述的工作焦耳一篇論文中,麻省理工學(xué)院訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者Ryuichi巖田聰研究生Lenan張,王教授伊芙琳和Betar勇敢的,三人?！八纸饣旧鲜且环N方法來(lái)生成氫的電力,并可用于緩解能源供應的波動(dòng)來(lái)自可再生能源,”巖田聰說(shuō),論文的主要作者。 該應用程序是激勵團隊研究過(guò)程的限制,如何控制。
因為這個(gè)反應不斷產(chǎn)生氣體在液體培養基中,氣體形成泡沫,可以暫時(shí)阻止活性電極表面。 “泡沫是一個(gè)關(guān)鍵的控制實(shí)現系統性能高,”巖田聰說(shuō)。 但是小研究已經(jīng)完成的多孔電極越來(lái)越被研究用于這種系統。團隊確定了三種不同的方式,泡沫從表面可以形成和釋放。 在一個(gè)被稱(chēng)為內部增長(cháng)和離職,泡沫是微小相對電極的孔的大小。 在這種情況下,泡沫漂走自由表面仍相對清晰,促進(jìn)反應過(guò)程。
在另一個(gè)政權,泡沫是大于毛孔,所以他們往往陷入阻塞開(kāi)口,顯著(zhù)減少的反應。 第三,中間政權,稱(chēng)為毛細作用,中等大小的泡沫是仍有部分阻塞,但管理通過(guò)毛細管作用滲出。研究小組發(fā)現,這些政權的關(guān)鍵變量在決定它是多孔表面的潤濕性。 這質(zhì)量,確定水均勻地在表面擴散或珠子成水滴,可以通過(guò)調整控制涂層應用于表面。 該團隊使用一個(gè)名為聚四氟乙烯的聚合物,和更多的噴濺到電極表面,疏水性就越多。 它也成為抗堵塞的更大的泡沫。
過(guò)渡相當突然,張醫生說(shuō),即使一個(gè)小潤濕性的變化,帶來(lái)的一個(gè)小變化在表面涂層的覆蓋,可以顯著(zhù)改變系統的性能。 通過(guò)這個(gè)發(fā)現,他說(shuō),“我們已經(jīng)添加了一個(gè)新的設計參數,這是泡沫離開(kāi)直徑的比值(大小它到達之前從表面分離)和孔隙大小。 這是一個(gè)新的指標多孔電極的有效性。”孔隙大小可以控制通過(guò)多孔電極的方式,通過(guò)添加和潤濕性可以精確控制涂層。 所以,“通過(guò)操縱這兩個(gè)效應,在未來(lái)我們可以精確地控制這些設計參數,確保多孔介質(zhì)是在最優(yōu)條件下操作,”張說(shuō)。 這將提供材料設計師用一組參數來(lái)指導他們選擇化合物的制造方法和表面處理或涂料,以提供一個(gè)特定的應用程序的最佳性能。
而組織的實(shí)驗集中在裂解過(guò)程,結果應該適用于幾乎任何gas-evolving電化學(xué)反應,研究小組說(shuō),包括反應用于電化學(xué)轉換捕獲二氧化碳,例如從發(fā)電廠(chǎng)排放。格蘭特,麻省理工學(xué)院的機械工程的副教授,說(shuō),“真正令人興奮的是,隨著(zhù)技術(shù)的水將繼續發(fā)展,該領(lǐng)域的重點(diǎn)是擴大超出設計催化劑材料工程質(zhì)量輸運,這種技術(shù)將能夠規模。” 雖然還沒(méi)有在大眾市場(chǎng)commercializable階段,她說(shuō),“他們到達那里。 現在我們開(kāi)始真正推動(dòng)氣體析出率的局限性有良好的催化劑,我們不能忽視的泡沫進(jìn)化了,這是一個(gè)好跡象。”