Les bulles sont connues pour influencer le transfert d'énergie et de masse dans les électrodes à dégagement de gaz. De nombreuses réactions électrochimiques produisent du gaz qui peut entraîner la formation de bulles sur le site de réaction. Ces bulles peuvent réduire l'efficacité de la réaction, ce qui entraîne des pertes d'énergie. David Fernández Rivas, et ses collaborateurs de l'Université de Twente et de l'Université de New York, publié différentes stratégies pour atténuer les pertes ou même exploiter les bulles dans la revue Joule .

Dans l'article, Fernandez Rivas explique que les bulles se forment dans de nombreux grands processus d'électrosynthèse industrielle comme la réduction du CO 2 pour produire des carburants organiques. C'est un problème dans la tendance actuelle à l'électrification de l'industrie chimique, car les bulles diminuent les performances des électrodes. « L'amélioration de nos connaissances sur la relation entre les bulles et l'électrochimie conduira à des directives de conception pour les réacteurs électrochimiques à haute performance, qui sont hautement souhaitables dans l'industrie chimique.

Formation de bulles

Fernandez Rivas décrit les connaissances actuelles sur la formation de bulles :« Les bulles se forment généralement sur les fissures et les crevasses ou d'autres bosses microscopiques à la surface de l'électrode. (voir figure 1). Un exemple d'une telle surface appropriée pour la formation de bulles est le bord d'un verre. Lorsque le verre est rempli de cola ou de tout autre liquide gazeux, vous pouvez trouver, un joli « train » de bulles se forme à partir du dioxyde de carbone dissous.

Les bulles sur les électrodes, cependant, peut empêcher la réaction souhaitée de se produire, ce qui signifie que l'efficacité de la réaction est réduite. "Une meilleure compréhension de la formation des bulles peut nous aider à contrôler leur formation et ainsi augmenter l'efficacité des réactions", explique Fernandez Rivas.

Efficacité croissante

Plusieurs techniques pour éliminer ou réduire les bulles sont disponibles. L'un d'entre eux a été développé à Twente au cours de la dernière décennie et utilise des défauts ou des piqûres microscopiques à la surface de l'électrode. La fosse hydrophobe est l'endroit où les bulles préfèrent se former (voir figure 2). Cette technique permet de former des bulles à distance des surfaces actives des électrodes.

La formation à distance des surfaces actives des électrodes permet à trois choses de se produire. D'abord, chaque nouvelle bulle d'une série met plus de temps à se développer. Ensuite, une production de gaz continue augmente la sursaturation locale de gaz qui à son tour augmente en fait le taux de croissance des bulles. Enfin, le taux de croissance se stabilise à un taux de croissance constant. La formation de bulles loin des électrodes peut être utilisée pour minimiser les pertes d'énergie induites par les bulles dans les dispositifs électrochimiques, comme les piles à combustible.

En savoir plus sur les bulles

L'article, Influence des bulles sur l'efficacité de conversion énergétique des réacteurs électrochimiques, a été écrit par des chercheurs du Mesoscale Chemical Systems Group de l'Université de Twente et de l'Université de New York. Leur travail a été soutenu par le Centre néerlandais pour la conversion d'énergie catalytique à plusieurs échelles (MCEC), un programme NWO Gravitation financé par le ministère de l'Éducation, Culture et science du gouvernement des Pays-Bas, et par le Fonds national suisse de la recherche scientifique. Les résultats ont été publiés aujourd'hui dans la revue Joule