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提问
研究

英译汉:However, as the current density increases, the bubbles generated during electrolysis have an increasingly negative impact on the efficiency of the electrolysis. The bubble evolution process in PEMWE includes nucleation, growth, and detachment. On the one hand, the evolution of bubbles reduces the gas supersaturation near the catalytic surface to reduce mass transfer losses, while on the other hand, it masks the catalytic surface to cause an increase in activation loss. The evolution process can be affected by modifying the CL. Designing CL towards increasing the number of bubble nucleation sites, decreasing the bubble detachment size, and increasing the bubble detachment frequency will significantly improve the water electrolysis performance. After detachment, a bubble transport process happens in the PEMWE cell. Bubbles travel from CL to PTL and are then carried away by the water flow in the flow field. The transport routes are determined by the porosity, wettability, and structure of each component in PEMWE. Bubble accumulation during the transport process hinders water-gas transport and reduces cell performance. Especially in the case of dynamic loads, bubble accumulation tends to become severe. Providing sufficient, straightforward, and low-resistance bubble transport routes in CL, PTL, and flow field can reduce bubble accumulation and its negative impact on electrolyzer performance. Future PEMWE components design and electrolyzer control strategies should follow these principles towards better bubble evolution and transport behavior to migrate the bubble-induced loss. More effort needs to be devoted to developing PEMWE bubble management techniques and engaging in engineering practice in the future. In addition, the bubble management techniques in PEMWE also provide guidelines and solution for the bubble issues in AEMWE and thus facilitate its better development. In this article, we have presented a comprehensive review of the bubble evolution and transport behaviors in PEMWE cells and their corresponding impacts on cell performance. In response to the issues induced by bubbles, we have reviewed the most recent advances in bubble management strategies for PEMWE, as well as the remaining challenges and perspectives. Despite the progress made, there is still much room for improvement of water electrolyzer performance regards bubble management due to a limited understanding of bubble evolution and transport in PEMWE. Further development of bubble management in PEMWE can be focused on, but not limited to, the following areas: 1) in-situ characterizations of bubble evolution; 2) modeling the complex multi-scale bubble transport process and its impact on electrochemical performance; 3) optimizing CL and CL-PTL interface for more bubble nucleation sites, smaller bubble detachment size, and higher bubble detachment frequency; 4) designing CL, PTL, flow fields towards sufficient, straightforward and low-resistance bubble transport routes across the whole PEMWE cell; 5) improve electrolyzer operation strategy to prevent bubble accumulation during dynamic load.

看云野叟
2周前
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PEMWE
气泡行为
电解性能
气泡管理
电化学
能源转换
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然而,随着电流密度的增加,电解过程中产生的气泡对电解效率的负面影响越来越大。PEMWE中的气泡演化过程包括成核、生长和脱离。一方面,气泡的演化降低了催化表面附近的气体过饱和度,从而减少了质量传递损失;另一方面,它掩盖了催化表面,导致活化损失增加。这个过程可以通过改变CL来受到影响。将CL设计成增加气泡成核位点、减少气泡脱离尺寸和增加气泡脱离频率,将显着提高水的电解性能。

脱离后,在PEMWE电池中发生气泡传输过程。气泡从CL移动到PTL,然后被流动场中的水流带走。传输路线由PEMWE中每个组件的孔隙率、润湿性和结构决定。传输过程中的气泡积累阻碍了水气传输,并降低了电池性能。特别是在动态负载的情况下,气泡积累往往变得严重。在CL、PTL和流动场中提供充足、直接和低电阻的气泡传输路线,可以减少气泡积累及其对电解器性能的负面影响。未来的PEMWE组件设计和电解器控制策略应遵循这些原则,以改善气泡的演化和传输行为,并迁移气泡引起的损失。未来需要对PEMWE气泡管理技术进行更多努力,并参与工程实践。此外,PEMWE中的气泡管理技术也为AEMWE中的气泡问题提供了指导和解决方案,从而促进了其更好的发展。

在这篇文章中,我们全面回顾了PEMWE电池中的气泡演化和传输行为及其对电池性能的影响。针对气泡引起的问题,我们回顾了PEMWE气泡管理策略的最新进展,以及剩余的挑战和前景。尽管取得了进展,但由于对PEMWE中气泡演化和传输的理解有限,因此在气泡管理方面仍有很大的改进空间。PEMWE中气泡管理的进一步发展可以集中在以下方面,但不仅限于:1)对气泡演化进行原位表征;2)模拟复杂的跨多尺度气泡传输过程及其对电化学性能的影响;3)优化CL和CL-PTL界面,以获得更多气泡成核位点、更小的气泡脱离尺寸和更高的气泡脱离频率;4)将CL、PTL、流动场设计成在整个PEMWE电池中提供充足、直接和低电阻的气泡传输路线;5)改进电解器操作策略,以防止在动态负载期间气泡积累。

气泡对PEMWE性能的影响如何随电流密度的增加而变化?

气泡在质子交换膜电解水(PEMWE)中是高电流密度下多孔输运层中质量输运损失的主要来源1。随着电流密度的增加,气泡的形成和积累变得更加频繁和显著,这会导致以下影响:

  1. 传质阻力增加:气泡会占据电解质的空间,从而减少可用于质子传递的有效空间,增加传质阻力。
  2. 极化现象加剧:气泡的存在可以导致局部电场强度增加,从而加剧极化现象,降低电解池的性能。
  3. 电解效率降低:由于传质阻力和极化现象的增加,电解效率会随着电流密度的增加而降低。

因此,随着电流密度的增加,气泡对PEMWE性能的影响是负面的,表现为传质阻力增加、极化现象加剧和电解效率降低。

你觉得结果怎么样?
1. PEMWE中气泡如何影响电池性能? 2. 气泡在PEMWE中的形成与传输机制是什么? 3. 如何优化PEMWE中的气泡管理策略? 4. PEMWE气泡行为对电解效率有何影响? 5. PEMWE气泡管理技术在工程实践中的应用前景如何?
气泡如何影响PEMWE效率?
气泡成核在PEMWE中如何发生?
气泡运输在PEMWE中的作用是什么?
气泡管理对PEMWE性能有何影响?
气泡如何影响PEMWE的稳定性?
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以上内容由AI搜集生成,仅供参考

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