摘要：为解决光电催化分解水反应器中气泡长时间附着于光电极表面,从而导致有效活化面积减少和产气效率下降的问题,构建耦合振动系统的光电分解水制氢气泡动力学可视化实验平台,提出通过给电极施加不同振幅和频率振动以加速气泡脱离光电极表面的方法。首先,记录静止电极表面单个气泡演化过程中的电信号和几何参数;然后,对比不同频率及振幅下气泡生长过程中电流和电势的变化情况;最后,分析振动对气泡几何特性的影响。研究结果表明:振动频率和振幅的增加能够提高反应过程中的光电流,降低电势,使得反应阻力下降;增加振动频率和振幅均能显著减小气泡脱离尺寸,从而加速气泡的脱离;当振动频率为70 Hz时,施加振动后气泡的脱离直径比无振动时最大减小了321μm,减小幅度约为48%;施加振动后,气泡直径为生长时间的幂函数,且气泡生长依次受惯性和化学反应控制。该研究可为光电催化分解水反应器的优化设计提供新思路。

摘要：为了研究连续供气条件下,气泡运动特性与孔口进气速度、孔口直径的关系,对孔口出流气泡在静水中上升运动过程进行了研究,采用OpenFoam开源程序计算得到的静水中气泡上升运动模拟结果与试验结果吻合较好。通过改变孔口进气速度、孔口直径,分析了气泡的脱离时间和脱离直径,对比了初始球型气泡与孔口出流气泡的上升运动差异,提出可将相对速度B用于描述初始气泡终速度与孔口进气速度的关系,并采用不同无量纲参数对气泡运动相对速度进行了预测。结果表明:We数及Re数对气泡运动相对速度B的预测效果较好,气泡初始状态对气泡运动轨迹影响较大。研究成果进一步丰富了气泡运动相关领域的成果,为下一步精细刻画气泡复杂运动开创了思路。