現在,麻省理工學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。 研究人員發現,有三種不同的方式泡沫形成,離開水面,這些可以精確控制通過調整電極的組成和表面處理。這項發現同樣也適用于其他各種電化學反應,包括那些用于轉換從發電廠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,麻省理工學院訪問學者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方法來生成氫的電力,并可用于緩解能源供應的波動來自可再生能源,”巖田聰說,論文的主要作者。 該應用程序是激勵團隊研究過程的限制,如何控制。

 因為這個反應不斷產生氣體在液體培養基中,氣體形成泡沫,可以暫時阻止活性電極表面。 “泡沫是一個關鍵的控制實現系統性能高,”巖田聰說。 但是小研究已經完成的多孔電極越來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。 在一個被稱為內部增長和離職,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,促進反應過程。

 在另一個政權,泡沫是大于毛孔,所以他們往往陷入阻塞開口,顯著減少的反應。 第三,中間政權,稱為毛細作用,中等大小的泡沫是仍有部分阻塞,但管理通過毛細管作用滲出。研究小組發現,這些政權的關鍵變量在決定它是多孔表面的潤濕性。 這質量,確定水均勻地在表面擴散或珠子成水滴,可以通過調整控制涂層應用于表面。 該團隊使用一個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。

 過渡相當突然,張醫生說,即使一個小潤濕性的變化,帶來的一個小變化在表面涂層的覆蓋,可以顯著改變系統的性能。 通過這個發現,他說,“我們已經添加了一個新的設計參數,這是泡沫離開直徑的比值(大小它到達之前從表面分離)和孔隙大小。 這是一個新的指標多孔電極的有效性。”孔隙大小可以控制通過多孔電極的方式,通過添加和潤濕性可以精確控制涂層。 所以,“通過操縱這兩個效應,在未來我們可以精確地控制這些設計參數,確保多孔介質是在最優條件下操作,”張說。 這將提供材料設計師用一組參數來指導他們選擇化合物的制造方法和表面處理或涂料,以提供一個特定的應用程序的最佳性能。

 而組織的實驗集中在裂解過程,結果應該適用于幾乎任何gas-evolving電化學反應,研究小組說,包括反應用于電化學轉換捕獲二氧化碳,例如從發電廠排放。格蘭特,麻省理工學院的機械工程的副教授,說,“真正令人興奮的是,隨著技術的水將繼續發展,該領域的重點是擴大超出設計催化劑材料工程質量輸運,這種技術將能夠規模。” 雖然還沒有在大眾市場commercializable階段,她說,“他們到達那里。 現在我們開始真正推動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化了,這是一個好跡象。”