Bubble Engineering on Micro-/Nanostructured Electrodes for Water Splitting
Source abstract
Abstract
Bubble behaviors play crucial roles in mass transfer and energy efficiency in gas evolution reactions. Combining multiscale structures and surface chemical compositions, micro-/nanostructured electrodes have drawn increasing attention. With the aim to identify the exciting opportunities and rationalize the electrode designs, in this review, we present our current comprehension of bubble engineering on micro-/nanostructured electrodes, focusing on water splitting. We first provide a brief introduction of gas wettability on micro-/nanostructured electrodes. Then we discuss the advantages of micro-/nanostructured electrodes for mass transfer (detailing the lowered overpotential, promoted supply of electrolyte, and faster bubble growth kinetics), localized electric field intensity, and electrode stability. Following that, we outline strategies for promoting bubble detachment and directional transportation. Finally, we offer our perspectives on this emerging field for future research directions.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Electrocatalysts for Energy Conversion · Advanced battery technologies research · Electrochemical Analysis and Applications
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China
Funding
National Key Research and Development Program of China · Ministry of Education of the People's Republic of China · Science and Technology Department of Xinjiang Uyghur Autonomous Region · Beijing Municipal Natural Science Foundation · Fundamental Research Funds for the Central Universities · National Natural Science Foundation of China · Xinjiang Key Research and Development Project
References (100+)
Show source-provided references
1. 10.1021/acs.chemrev.5b0038910.1021/acs.chemrev.5b00389 ↗
2. 10.1002/adma.20180816710.1002/adma.201808167 ↗
3. 10.1016/j.apcatb.2022.12214510.1016/j.apcatb.2022.122145 ↗
4. 10.1021/acs.accounts.8b0007010.1021/acs.accounts.8b00070 ↗
5. 10.1039/D0CS00013B10.1039/D0CS00013B ↗
6. 10.1126/science.aad499810.1126/science.aad4998 ↗
7. 10.1039/D1CS00186H10.1039/D1CS00186H ↗
8. 10.1021/acscatal.8b0103410.1021/acscatal.8b01034 ↗
9. 10.1016/j.joule.2019.09.01510.1016/j.joule.2019.09.015 ↗
10. 10.1039/C9CS00869A10.1039/C9CS00869A ↗
11. 10.1016/j.matt.2022.07.01410.1016/j.matt.2022.07.014 ↗
12. 10.1038/nenergy.2016.18410.1038/nenergy.2016.184 ↗
13. 10.1038/s41560-020-00709-110.1038/s41560-020-00709-1 ↗
14. 10.1038/s41560-018-0308-810.1038/s41560-018-0308-8 ↗
15. 10.1038/s41560-023-01263-210.1038/s41560-023-01263-2 ↗
16. 10.1021/ja504099w10.1021/ja504099w ↗
17. 10.1021/acs.nanolett.2c0346110.1021/acs.nanolett.2c03461 ↗
18. 10.1021/acs.nanolett.3c0133110.1021/acs.nanolett.3c01331 ↗
19. 10.1016/j.xcrp.2021.10037410.1016/j.xcrp.2021.100374 ↗
20. 10.1021/acs.accounts.7b0061610.1021/acs.accounts.7b00616 ↗
21. 10.1002/adma.20170305310.1002/adma.201703053 ↗
22. 10.1002/adma.20180071810.1002/adma.201800718 ↗
23. 10.1007/s11433-019-9643-010.1007/s11433-019-9643-0 ↗
24. 10.1002/smll.20150306010.1002/smll.201503060 ↗
25. 10.1002/adma.20130475910.1002/adma.201304759 ↗
26. 10.1002/adma.20150465210.1002/adma.201504652 ↗
27. 10.1021/acssuschemeng.2c0649210.1021/acssuschemeng.2c06492 ↗
28. 10.1016/j.joule.2021.02.01510.1016/j.joule.2021.02.015 ↗
29. 10.1016/j.joule.2020.01.00510.1016/j.joule.2020.01.005 ↗
30. 10.1016/S0001-8686(98)00074-810.1016/S0001-8686(98)00074-8 ↗
31. 10.1007/s00348-017-2459-y10.1007/s00348-017-2459-y ↗
32. 10.1016/j.jpowsour.2017.02.07910.1016/j.jpowsour.2017.02.079 ↗
33. 10.1002/aenm.20210063010.1002/aenm.202100630 ↗
34. 10.1016/j.ijhydene.2022.08.18010.1016/j.ijhydene.2022.08.180 ↗
35. Young T. · Philos. Trans. R. Soc. London · 1997 · 95 · 6510.1098/rstl.1805.0005 ↗
36. 10.1038/nmat92410.1038/nmat924 ↗
37. 10.1021/ie50320a02410.1021/ie50320a024 ↗
38. 10.1039/tf944400054610.1039/tf9444000546 ↗
39. 10.1002/adfm.20140425010.1002/adfm.201404250 ↗
40. 10.1002/adma.20150006410.1002/adma.201500064 ↗
41. 10.1002/smll.20160224010.1002/smll.201602240 ↗
42. 10.1002/smll.20160018910.1002/smll.201600189 ↗
43. 10.1002/advs.20160017910.1002/advs.201600179 ↗
44. 10.1021/jacs.9b0252710.1021/jacs.9b02527 ↗
45. 10.1016/j.colsurfa.2021.12673410.1016/j.colsurfa.2021.126734 ↗
46. 10.1039/D2DT02312A10.1039/D2DT02312A ↗
47. 10.1016/j.colsurfa.2021.12768910.1016/j.colsurfa.2021.127689 ↗
48. 10.1038/s41929-019-0402-810.1038/s41929-019-0402-8 ↗
49. 10.1021/acssuschemeng.3c0063010.1021/acssuschemeng.3c00630 ↗
50. 10.1039/D0EE00356E10.1039/D0EE00356E ↗
51. 10.1016/j.cej.2022.13778210.1016/j.cej.2022.137782 ↗
52. 10.1016/j.electacta.2017.03.11610.1016/j.electacta.2017.03.116 ↗
53. 10.1149/1.210045610.1149/1.2100456 ↗
54. 10.1149/1.210021810.1149/1.2100218 ↗
55. 10.1039/D2EE04143J10.1039/D2EE04143J ↗
56. 10.1007/BF0061589110.1007/BF00615891 ↗
57. 10.1021/acs.langmuir.9b0011910.1021/acs.langmuir.9b00119 ↗
58. 10.1039/C8CP01050A10.1039/C8CP01050A ↗
59. 10.1039/D0EE02796K10.1039/D0EE02796K ↗
60. 10.1002/adma.20220950010.1002/adma.202209500 ↗
61. 10.1016/0013-4686(79)80033-X10.1016/0013-4686(79)80033-X ↗
62. 10.1007/BF0105929210.1007/BF01059292 ↗
63. 10.1016/0013-4686(70)80041-X10.1016/0013-4686(70)80041-X ↗
64. 10.1016/j.electacta.2018.11.18710.1016/j.electacta.2018.11.187 ↗
65. 10.1002/advs.20220475110.1002/advs.202204751 ↗
66. 10.1039/C8EE02657B10.1039/C8EE02657B ↗
67. 10.1007/s12274-020-3132-y10.1007/s12274-020-3132-y ↗
68. 10.1016/0009-2509(96)81820-310.1016/0009-2509(96)81820-3 ↗
69. 10.1149/2.1381914jes10.1149/2.1381914jes ↗
70. 10.1016/j.colsurfa.2016.01.00410.1016/j.colsurfa.2016.01.004 ↗
71. 10.1021/la500234r10.1021/la500234r ↗
72. 10.1007/BF0105928810.1007/BF01059288 ↗
73. 10.1016/j.resp.2012.11.02010.1016/j.resp.2012.11.020 ↗
74. 10.1017/jfm.2017.62310.1017/jfm.2017.623 ↗
75. 10.1016/j.joule.2018.08.01410.1016/j.joule.2018.08.014 ↗
76. 10.1002/aic.69007041010.1002/aic.690070410 ↗
77. 10.1021/la402496z10.1021/la402496z ↗
78. 10.1007/BF0105928810.1007/BF01059288 ↗
79. 10.1016/j.elecom.2012.08.00910.1016/j.elecom.2012.08.009 ↗
80. 10.1021/acs.langmuir.5b0182510.1021/acs.langmuir.5b01825 ↗
81. 10.1016/j.electacta.2016.04.02810.1016/j.electacta.2016.04.028 ↗
82. 10.1016/S0017-9310(96)00372-910.1016/S0017-9310(96)00372-9 ↗
83. 10.1016/j.jppr.2017.05.00310.1016/j.jppr.2017.05.003 ↗
84. 10.1038/nature1906010.1038/nature19060 ↗
85. 10.1039/D1EE00106J10.1039/D1EE00106J ↗
86. 10.1002/adma.20200737710.1002/adma.202007377 ↗
87. 10.1039/C4CC01625D10.1039/C4CC01625D ↗
88. 10.1021/cm404090310.1021/cm4040903 ↗
89. Jackson J. D. · 2003
90. 10.1119/1.1913610.1119/1.19136 ↗
91. 10.1039/D2EE02836K10.1039/D2EE02836K ↗
92. 10.1038/s41467-022-34121-y10.1038/s41467-022-34121-y ↗
93. 10.1038/nphys123310.1038/nphys1233 ↗
94. Brett C. · 2008 · 39910.1007/978-3-540-77508-9_15 ↗
95. 10.1016/S0013-4686(97)00113-810.1016/S0013-4686(97)00113-8 ↗
96. 10.1016/j.electacta.2009.05.04410.1016/j.electacta.2009.05.044 ↗
97. 10.1016/j.ijhydene.2011.10.02410.1016/j.ijhydene.2011.10.024 ↗
98. 10.1149/1945-7111/ab927b10.1149/1945-7111/ab927b ↗
99. 10.1021/acsami.0c0479610.1021/acsami.0c04796 ↗
100. 10.1016/j.joule.2018.11.01510.1016/j.joule.2018.11.015 ↗