Bong bóng oxy "dính", hydro "lướt" - nhưng mật độ dòng điện mới là yếu tố quyết định: Động lực học bong bóng trong máy điện phân kiềm
Annie Nguyễn - 27 tháng 8, 2026
Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Journal of Power Sources đã làm sáng tỏ sự khác biệt trong hành vi của bong bóng khí hydro và oxy trong máy điện phân nước kiềm (AWE) – một công nghệ quan trọng cho sản xuất hydro xanh.
Phát hiện chính:
-
Bong bóng oxy "dính": Bám chặt vào bề mặt điện cực, phát triển chủ yếu qua hợp nhất (coalescence), dẫn đến kích thước trung bình tăng đáng kể theo mật độ dòng điện.
-
Bong bóng hydro "lướt": Xuất hiện dưới dạng lớp "sương mù" mịn, di chuyển dọc bề mặt điện cực với sự hợp nhất hạn chế, vẫn giữ kích thước nhỏ (dưới 30 μm).
Cơ chế chi phối:
Thông qua các thí nghiệm chuyển đổi cực tính và thay đổi dòng điện đột ngột, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng hành vi của bong bóng tương quan với mật độ dòng điện, không phải thế điện cực. Phân tích lực cho thấy lực tĩnh điện đóng góp không đáng kể, trong khi lực Marangoni nồng độ – phụ thuộc vào gradient nồng độ tại bề mặt bong bóng – được xác định là yếu tố chính điều khiển sự bám dính hoặc đẩy bong bóng, đặc biệt ở mật độ dòng điện cao.
Ý nghĩa công nghiệp:
Nghiên cứu này được thực hiện trong điều kiện công nghiệp (dung dịch KOH 30 wt%, dòng chảy, mật độ dòng điện lên đến 0.5 A/cm²) và sử dụng hình ảnh độ phân giải cao để quan sát bong bóng kích thước micron. Những hiểu biết về sự khác biệt của hai loại bong bóng giúp các nhà thiết kế tối ưu hóa cấu trúc điện cực và điều kiện vận hành, giảm điện trở do bong bóng gây ra – một trở ngại chính để đạt được mật độ dòng điện cao hơn trong máy điện phân kiềm.
Tham khảo:
Pandey, S., Özdemir, A. K., Sinapova, N. G., Niyati, A., & de Groot, M. (2026). Oxygen sticks, hydrogen glides — but current density decides!: Bubble dynamics in alkaline water electrolysers. Journal of Power Sources, 628, 240883. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2026.240883
