High-performance microfluidic electrochemical reactor for efficient hydrogen evolution

过电位 电解水 制氢 电化学 氢 电极 电解 材料科学 微流控 分解水 化学工程 纳米技术 化学 催化作用 电解质 生物化学 光催化 有机化学 物理化学 工程类
作者
Tong Shi,Hao Feng,Dong Liu,Ying Zhang,Qiang Li
出处
期刊:Applied Energy [Elsevier BV]
卷期号:325: 119887-119887 被引量:24
标识
DOI:10.1016/j.apenergy.2022.119887
摘要

Hydrogen production from water electrolysis provides an effective bridge between the existing energy system and the layout of green renewable energy. Electrochemical hydrogen gas evolution on the electrode surface will occupy the limited active sites thus significantly increasing the reaction overpotential. It is crucial to study and optimize the bubble behavior on the electrode surface to improve reaction efficiency and lower the energy loss. Herein, a microfluidic electrochemical reactor (MER) has been constructed to optimize the surface gas-liquid two-phase flow behavior during the gas evolution process. The obtained results demonstrate the feasibility of microfluidic design in manipulating the bubble behavior at the electrode interface accompanied with the self-generated gas-liquid two-phase flow, which can directly reduce the overpotentials by facilitating the mass transfer and refreshing catalytic active sites. Compared with conventional H-cell, state-of-the-art efficient and stable performance of hydrogen evolution has been achieved, where the increase in current density was more than 5 times. This work reveals a new strategy for guiding the design of the electrochemical reactor for water splitting.
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