Bubble monitoring techniques for electrolytic water hydrogen production systems: current status, challenges, and developments

电解水制氢技术是当前推动清洁能源转型的关键途径，其能够借助可再生能源生产出零排放绿氢，从而助力低碳经济快速发展。在电解水制氢过程中，气泡的生成、演化和脱附对反应效率具有重要影响，因此对气泡行为的实时监测和管理已成为提升电解水制氢效率的关键环节。但是，目前气泡监测技术仍处于实验室研究阶段，而在实际工况条件下，电解槽内部气泡的演化过程仍不清晰，难以满足工业级电解槽高电流密度下对气泡实时监测的需求。本文总结了从电极表面到整个电解装置内部不同尺度的气泡监测技术，主要包括电化学法、高分辨成像法、光学成像法和高能射线成像法等。详细分析了各类监测技术的工作原理及相关研究进展，并提出发展光纤传感技术监测气泡行为的潜在策略。该技术有望能够推动气泡演化行为与电解制氢效率之间构效关系的建立，解决电解制氢槽系统效率提升的难点。未来该种新型气体监测技术将助力电解水析氢反应中系统结构的优化及实时气泡状态的在线监测，为碳中和、新能源、化工产业等国家战略领域提供创新的气体监测手段，助力相关产业的发展与升级。