电解微气泡生长行为及驻留稳定性

分析微凹坑、疏水涂层及电解规范对于微气泡生长行为及驻留稳定性的影响和作用机制,实现自适应电解微气泡启停控制及稳定驻留。制备壁面聚酰亚胺绝缘涂层底面Pt电极微凹坑电解试片,进行普通及疏水壁面电解微气泡静水观测试验。研究结果表明:电解试片可实现电解微气泡启停控制及稳定驻留;电解微气泡从形核位点开始生长,疏水壁面可形成更多形核位点,促进微气泡生长;NaCl浓度由0.5%增大至3.5%时,普通及疏水壁面微气泡起始反应电压分别减小约4.43%、2.31%;NaCl浓度由0.5%增大至2.5%时普通及疏水壁面微气泡充溢微凹坑电压减小,NaCl浓度大于2.5%时微气泡充溢微凹坑电压趋于稳定值;增大电解电压直接高效促进氢离子与电子结合,显著加速电解微气泡生长至稳定直径;相同试验参数下,疏水壁面可形成较大微气泡稳定直径,缩短达到稳定直径时间,增大接触角从而提升微气泡驻留稳定性。

含液多孔表面气泡驻留特性及稳定机制

含液多孔表面气泡的析出和驻留行为显著影响气液两相流场和多孔表面功能特性。以不锈钢和聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)两种材质微孔为研究对象,建立微孔表面气液两相数值模型,分析气泡析出形态变化,研究气泡驻留行为对气液两相流场影响,揭示多孔表面气泡驻留特性及稳定驻留机制。结果表明:不锈钢孔隙内气体以凸界面析出,气泡在孔口稳定驻留和生长,直至析出体积过大,气泡颈缩并脱离孔口。PTFE孔隙内气体以凹界面析出,气泡在孔口短时驻留,此后发生横向铺展、回缩、颈缩和脱离等失稳过程。气泡析出时,其三相接触线钉扎将引起流场涡旋现象,不锈钢表面涡旋发生在气泡中心和气液界面处;PTFE表面涡旋发生在气泡中心、气液界面和液膜中;可见PTFE表面气泡对气液两相流场的扰动较为强烈,容易发生驻留失稳。多孔表面气泡的驻留行为受三相接触线状态影响,三相接触线钉扎时,气泡驻留稳定,三相接触线脱钉后,气泡失稳滑移。与疏水PTFE相比,气泡在亲水不锈钢表面更易稳定驻留,保障表面稳定发挥润滑和减阻功能。