Электроды используются во многих промышленных процессах для производства топлива и химических веществ. Проблема в том, что на их поверхности возникают пузыри, которые снижают эффективность реакций. От этого производительность электродов падает на 10-25 %. Новое исследование раскрывает особенности этого процесса и указывает на пути минимизации его негативного воздействия.
Как показало исследование специалистов из Массачусетского технологического института, изменение характера формирования пузырей на электродах существенным образом влияет на производительность электродов.
«Обширная литература, написанная за последние пару десятков лет, утверждает, что пассивируется не только небольшая область контакта, но и вся площадь под пузырем, — сказал Саймон Руфер, один из исследователей. Он и его коллеги раскрыли значительное расхождение между этими двумя моделями. Изменения в процессе разработки и проектирования электродов могут привести к минимизации потерь, сообщает MIT News.
Ученые проверили свою догадку на различных вариантах поверхностей электродов с узорами из точек, которые помогают формировать пузыри разных размеров и на разном расстоянии друг от друга. И убедились, что поверхность с расположенными широко точками обеспечивает появление более крупных пузырей, но с крошечной зоной контакта.
Затем исследователи разработали программу для сбора данных о формировании пузырей: их положении, размере и скорости роста. При помощи инструмента визуализации процесса роста пузырей они смогли опровергнуть распространенную теорию и показали, что пассивированию подвергается только зона непосредственного контакта, а не все, что находится под пузырем.
На этом основании ученые разработали общую методологию, применимую для понимания воздействия пузырей на любые электроды или катализаторные поверхности. Она пригодится специалистам при разработке высокопроизводительных электродов.
