维度网讯，新南威尔士大学（UNSW）联合道达尔能源（TotalEnergies）和瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究团队，通过优化电解槽多孔电极的结构设计，找到了一种提升绿氢生产效率的方法。相关成果发表在期刊《能源与环境科学》（Energy & Environmental Science）上。

利用可再生能源将水分解为氢气和氧气的电解水技术是生产绿氢的核心路径，但工业规模电解槽长期面临一个瓶颈：运行过程中产生的氢气气泡会在多孔电极内积聚，阻塞反应活性位点，并在高电流密度下严重限制质量传输。

新南威尔士大学土木与环境工程学院的首席研究员Peyman Mostaghimi教授表示，通过水电解生产绿氢对于钢铁制造和重型运输等难以脱碳的行业至关重要。团队发现，多孔电极的形状和结构与电化学性能同样重要，“如果结构设计得当，可以防止气泡堵塞系统，使其效率大大提高。”

研究团队将原位同步辐射成像与孔隙尺度数值模拟相结合，首次实现了对电解过程中氢气气泡形成、生长和积聚的原位可视化观察。这种方法让他们能够在不拆卸电池的情况下，实时观察多孔结构内部的气泡行为。成像结果显示，高度有序、均匀的孔隙结构会导致最少的气体滞留。这意味着孔隙结构直接与气体滞留相关，为制造商设计更高效的系统提供了明确方向。

新南威尔士大学土木与环境工程学院的研究合作者Ryan Armstrong教授指出，此前科学家无法利用先进技术真正看到电极内部。领导流动模拟和分析的新南威尔士大学矿产与能源资源工程学院Ying Da Wang博士补充说，这项工作表明质量传输限制从根本上与电极结构相关，而不仅仅是催化活性。新南威尔士大学化学学院的Quentin Meyer博士与Chuan Zhao教授负责电化学分析，他们确认结合实时成像、先进的两相流模拟和性能测量，可以理解氢气气泡积聚如何影响水电解过程中的性能。

目前，研究团队正将重点扩展到将绿氢生产与运输以及地下多孔储层大规模储存相结合的技术经济评估。Mostaghimi教授表示，清洁氢经济取决于每个环节的正确衔接，“通过综合考虑生产、运输和地下储存，我们可以向政策制定者和行业展示什么实际上是可行的，以及成本是多少。”

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