微结构硅基底上的气泡演化
软凝聚态物质
2019-01-23 v1 流体动力学
摘要
电极上气泡的形成、生长和脱离在电解和其他产气化学过程中普遍存在。为了更好地理解它们在传质效率中的作用，我们进行了实验，涉及从预定义成核位点（由微加工柱顶部的超疏水凹坑组成）连续气泡成核。在这些位点上的气泡成核实验允许将电解产生的H气泡相关的传质现象与压力控制的过饱和溶液中更易理解的CO气泡演化进行比较。在这两种情况下，气泡都在扩散主导的区域内生长。对于CO气泡，发现由于气体耗尽效应，后续气泡的生长速率系数总是减小。相比之下，在恒流电解过程中，气泡生长速率受到平坦电极附近溶解H气体边界层演化的影响，该边界层与气体耗尽相互竞争。这种竞争导致了三种不同的状态。最初，由于新形成的浓度边界层的耗尽占主导，气泡生长随着序列中每个新气泡的出现而减慢。在后期阶段，由于连续产气导致气体过饱和局部增加，生长速率增加，最终趋于近似稳定的生长速率。与电解气泡序列相关的气体传输效率随时间呈现类似的趋势。最后，对于H和CO气泡，脱离半径大多小于理论预测值，且尺寸分布出人意料地宽。我们提出了若干解释，但结果分散的根本原因仍然难以捉摸。
引用
@article{arxiv.1901.07326,
title = {Gas bubble evolution on microstructured silicon substrates},
author = {Peter van der Linde and Pablo Peñas-López and Álvaro Moreno Soto and Devaraj van der Meer and Detlef Lohse and Han Gardeniers and David Fernández Rivas},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.07326},
year = {2019}
}