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Gas Evolution in Water Electrolysis
Chemical Reviews ( IF 51.4 ) Pub Date : 2024-09-11 , DOI: 10.1021/acs.chemrev.4c00211 Paul A. Kempler 1, 2 , Robert H. Coridan 3 , Long Luo 4, 5
Chemical Reviews ( IF 51.4 ) Pub Date : 2024-09-11 , DOI: 10.1021/acs.chemrev.4c00211 Paul A. Kempler 1, 2 , Robert H. Coridan 3 , Long Luo 4, 5
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Gas bubbles generated by the hydrogen evolution reaction and oxygen evolution reaction during water electrolysis influence the energy conversion efficiency of hydrogen production. Here, we survey what is known about the interaction of gas bubbles and electrode surfaces and the influence of gas evolution on practicable devices used for water electrolysis. We outline the physical processes occurring during the life cycle of a bubble, summarize techniques used to characterize gas evolution phenomena in situ and in practical device environments, and discuss ways that electrodes can be tailored to facilitate gas removal at high current densities. Lastly, we review efforts to model the behavior of individual gas bubbles and multiphase flows produced at gas-evolving electrodes. We conclude our review with a short summary of outstanding questions that could be answered by future efforts to characterize gas evolution in electrochemical device environments or by improved simulations of multiphase flows.
中文翻译:
电解水中的气体逸出
电解水过程中析氢反应和析氧反应产生的气泡会影响制氢的能量转换效率。在这里,我们调查了关于气泡和电极表面相互作用的已知信息,以及气体逸出对用于水电解的实用设备的影响。我们概述了气泡生命周期中发生的物理过程,总结了用于在原位和实际设备环境中表征气体析出现象的技术,并讨论了定制电极以促进高电流密度下气体去除的方法。最后,我们回顾了对气体逸出电极上产生的单个气泡和多相流的行为进行建模的工作。我们在综述的最后总结了一些悬而未决的问题,这些问题可以通过未来表征电化学器件环境中的气体逸出的努力或通过改进多相流的模拟来回答。
更新日期:2024-09-11
中文翻译:
电解水中的气体逸出
电解水过程中析氢反应和析氧反应产生的气泡会影响制氢的能量转换效率。在这里,我们调查了关于气泡和电极表面相互作用的已知信息,以及气体逸出对用于水电解的实用设备的影响。我们概述了气泡生命周期中发生的物理过程,总结了用于在原位和实际设备环境中表征气体析出现象的技术,并讨论了定制电极以促进高电流密度下气体去除的方法。最后,我们回顾了对气体逸出电极上产生的单个气泡和多相流的行为进行建模的工作。我们在综述的最后总结了一些悬而未决的问题,这些问题可以通过未来表征电化学器件环境中的气体逸出的努力或通过改进多相流的模拟来回答。