微锥工程电解电极

气泡224 ms定向脱离

通过三维微锥结构实现氢气气泡从成核到脱离的精准操控，显著提升电解水制氢效率，超越传统商业电极。

Wang, Xiaolong · Li, Wenhao · Xie, Mingzhu · 汪小卫 · 帅永 · 王兆龙

Renewable and Sustainable Energy Reviews 2026

参数信息

气泡传输时间

224 ms

双电层电容

35.1 mF cm⁻²

电流密度

80 mA cm⁻²

H₂收集率提升

32.3 %

技术优势

气泡快速定向脱离

微锥结构使氢气泡在224 ms内从成核位置输运到顶部并脱离，避免气泡覆盖活性位点，维持高效析氢。

电化学活性面积更大

该电极的双电层电容值达到35.1 mF cm⁻²，远高于Ni foam和Ni-CP，表明具有更多可用的催化活性位点。

产氢速率显著提升

在相同条件下，微锥电极的H₂收集率比Ni foam高32.3%，直接提高了电解水制氢效率。

户外大面积稳定运行

由太阳能驱动的大面积微锥电极在户外连续运行时，仍保持优异的产氢能力和气泡定向操控稳定性，验证了规模化应用的可行性。

应用场景

• 碱性电解槽：直接替换现有电极，无需改造电解槽即可提升产氢速率。
• 绿氢制备：通过气泡操控提高电解水效率，降低单位氢气的能耗与成本。
• 电催化析氢：快速移除气泡，暴露催化活性位点，维持高析氢电流密度。
• 太阳能制氢：与太阳能驱动电解耦合，在户外条件下稳定产氢且无气泡阻塞。