项目名称: 光电化学分解水制氢体系微纳结构表面微气泡析出过程的相间传质机理研究

项目编号: No.51306147

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 能源与动力工程

项目作者: 胡晓玮

作者单位: 西安交通大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 利用太阳能光电化学分解水制氢是发展可再生能源体系的重要途径之一。目前对高效太阳能光电化学分解水制氢体系的研究,多从材料光生电子传递受限的角度出发,通过对材料物理化学性质的优化,改善其光电化学分解水制氢性能,但缺点则是忽略了制氢反应体系中的传质受限机制的影响。本项目以光电化学分解水产氢产氧为背景,从优化产物的传递及分离角度出发,以产物形成的微气泡为切入点,对气液间的能质传输问题开展研究。运用显微/高速摄像、Micro-PIV、激光诱导荧光摄像等测试设备,对光电极表面的气泡析出过程开展实验研究,探讨存在浓度梯度的气液相界面传质机理,并建立描述光电化学分解水体系的气泡析出理论模型。同时,通过分析各因素对气泡析出速率的影响,得到优化反应产物传递及分离的关键条件,实现光电化学分解水反应体系下高效的能质传输。本研究将促进光电化学分解水体系的多相流热物理理论构建,具有重要的学术意义和实用价值。

中文关键词: 相际传质;气泡;气液界面;光电转化;

英文摘要: Solar-hydrogen converstion by water splitting is one of the significant ways for renewable energy system development. At present, the research on high-efficiency solar-hydrogen converstion is mainly focused on photon-generated electrons transfer enhancment by optimizing the physical and chemical properties of materials, ignoring the effects of mass transfer mechanism in hydrogen production system, however. Under the background of photoelectrocatalytic water splitting system, in order to optimize the transfer and separation of reaction products, the research on energy-mass transport process will be carried out from the aspect of mircobubble formed by reaction products in this project. We plan to investigate the microbubble evolution process by high-speed camera、Micro-PIV and laser-indued fluorescence system and discuss the mass tranfer mechanism on gas-liquid surface with concentraton gradient. We also plan to set up the theoretical model describing bubble evolution from photoelectrode under the condtions of photoelectrocatalytic water splititng and analyze the effects on bubble evolution rate. And then, we will abtain the key factors for reaction products transfer and separation and construct a high-efficiency energy-mass transfer system for photoelectrochemical water splitting. This research will also promote t

英文关键词: Interfacial mass transfer;Bubble;gas-liquid interface;Photoelectrochemical conversion;

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