I en ny studie, publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences , har forskare från University of Twente gjort betydande framsteg i att förstå beteendet hos mikro- och nanobubblor på elektroder under vattenelektrolys. Denna process är avgörande för (grön) väteproduktion. Dessa små bubblor bildas på elektroderna, blockerar flödet av elektricitet och minskar reaktionens effektivitet.
En förnybar väteekonomi minskar effekten av den globala uppvärmningen avsevärt jämfört med en fossilbränsleekonomi. Produktionen av väte hämmas dock avsevärt av bubblor på mikro- och nanoskala. Därför försöker forskare vid University of Twente att exakt förstå hur dessa små bubblor bildas på och fastnar på elektroderna, för att slutligen bli av med dem.
Med stöd av avancerade molekylära simuleringar utvecklade Detlef Lohse och hans team en teori som framgångsrikt kan förutsäga den elektriska strömtäthet som behövs för att låta nanobubblorna växa okontrollerat och lossna, och därmed frigöra elektroden för ytterligare väteproduktion.
Detta fynd är avgörande eftersom det möjliggör förutsägelse och kontroll av bubbelbeteende, vilket säkerställer att elektrolysen kan fortsätta med minimala störningar. Forskningen bygger på den etablerade stabilitetsteorin för nanobubblor på ytan (Lohse-Zhang-modellen) och utökar den till att omfatta den elektrolytiska strömtätheten för att förutsäga bubblans beteende.
Med den förbättrade kunskapen kan forskare och ingenjörer nu arbeta för att förbättra lösgörandet av bubblor. Förutom att förbättra den övergripande effektiviteten av vattenelektrolys, kan detta arbete även användas för andra system där gasbubblor bildas, såsom vid katalys.
Mer information: Yixin Zhang et al, Tröskelströmtäthet för diffusionskontrollerad stabilitet hos elektrolytiska ytnanobubblor, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2321958121
Journalinformation: Proceedings of the National Academy of Sciences
Tillhandahålls av University of Twente
