优先成核位点调控网孔电极上的氢气泡演变 开放获取

《Faraday Discussions》：Preferential Nucleation Sites Regulate Hydrogen Bubble Evolution on Mesh ElectrodesOpen Access

　　

气泡演化对产气电化学过程的效率有显著影响，包括水电解。气泡成核、生长、合并和脱附影响电极电位，而持续的气泡覆盖会阻碍离子传输并增加欧姆损耗。尽管这些现象在微电极和纳米电极上得到了广泛研究，但将简化条件下获得的机制见解应用于具有商业相关性的三维电极（如金属网和泡沫）仍然具有挑战性。一个主要难点是气泡成核位点的随机分布，特别是在几何形状复杂的电极上。具有空间定义成核位点的模型电极可以在保留实际电极关键结构特征的同时减少这种不确定性。此类电极还可能允许对气泡生长、停留时间和脱附进行系统研究和控制。在此，我们报告了涂覆铂的硅网阴极的制备，其中包含疏水坑，作为优先气泡成核位点。该平台结合了理想化模型电极的空间控制和实际网电极的结构。比较了四种配置中的氢气气泡行为：(i) 两面均涂覆 Pt 且一面含有疏水坑的硅网；(ii) 两面均涂覆 Pt 且疏水坑局限于一面的硅网；(iii) 两面均涂覆 Pt 但没有疏水坑的硅网；以及 (iv) 常规镍网。量化了坑的位置和密度对气泡生长速率和气泡覆盖率的影响，并分析了几个电流密度区间内生长速率的空间变化。优先成核位点显著改变了气泡演化。在没有疏水坑的电极面上，大气泡保持在网孔处附着，而图案化面在低电流密度下表现出局部成核和较少持续的气泡覆盖。这些特征与小脱离尺寸下更频繁的气泡脱附相符。因此，受控成核可以调节三维网结构内的气泡生长和释放。因此，硅网平台有助于弥合理想化微电极的机制研究和高效水电解实用产气电极设计之间的差距。

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? 2027 作者。由皇家化学学会出版

2027

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