Optimized Gas–Liquid Transport via Local Flow Field Management for Efficient Overall Water Splitting

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作者
Yingjie Ji,Shuyun Yao,Shiyu Wang,Jingxian Li,Yuanming Liu,Kang Ji,Zishan Hou,Xiaojun Wang,Weijie Fu,Lanlan Shi,Jiangzhou Xie,Zhiyu Yang,Yi‐Ming Yan
出处
期刊:ACS energy letters [American Chemical Society]
卷期号:10 (1): 273-282 被引量:5
标识
DOI:10.1021/acsenergylett.4c02892
摘要

Electrochemical water splitting is a key technique for sustainable hydrogen production, but its efficiency is often compromised by bubble formation during electrolysis. In this work, we introduce a new electrolyzer design that strategically optimizes gas and liquid flow distributions to facilitate rapid bubble removal, thereby enhancing the electrochemical process. By incorporating a hydrophobic and gas-venting layer, our design significantly shortens the bubble transfer path and reduces the level of accumulation. This advancement results in a voltage reduction of more than 50 mV and a decrease in performance fluctuations exceeding 50% compared with traditional systems. Through detailed optical analyses and finite element simulations, we further elucidate the effects of the gas–liquid transport, enabling high-performance electrolysis with a volumetric current density of 333 mA cm–3 at 1.8 V. These findings underscore the potential of local flow field management in advancing electrolyzer design and other electrochemical systems.
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