由于可再生电力的发电量的可变性，会导致周期性的供过于求。多余的电力可以通过水电解转化为氢气，但目前转化成本太高。研究表明，提高电解槽的最大生产率可有效降低电解成本。关于电极结构如何影响电解效率的研究很多，但很少 有研究集中在电极结构对气泡去除和最大电流密度的影响。不同形貌的电沉积镍催化剂的研究表明，由于其低的表面张力促进了气泡的去除，所以具有较高的电流密度。此外，3D多孔电极的高性能归功于其去除气泡的优异能力。然而，目前还不清楚什么样的电极结构才能在不阻碍气泡去除的情况下最大限度地增加电解表面积。同时，对于不同的3D多孔电极结构，最大电流密度是多少也不清楚。
有鉴于此，杜克大学Benjamin J. Wiley报道了提高零间隙流通式碱性水电解槽中制氢效率的纳米和微结构多孔电极。
文章要点
1）研究人员通过三种镍电极（泡沫，超细纤维毡和纳米线毡），研究了表面积和孔结构对碱性电解槽性能的影响。研究发现，具有最高表面积的纳米线毛毡具有初始最佳性能，但当气泡被困在电极内时，这种性能很快就会下降。而泡沫的开放结构有利于气泡的去除，但其较小的表面积限制了其最大性能。由于平衡了高表面积和去除气泡的作用，超细纤维毡表现出最佳性能。
2）在最大电流密度为25000 mA/cm-2时，超细纤维毡可以保持100 h以上而不降解，相当于制氢速率分别是传统质子交换膜和碱性电解槽的12.5倍和50倍。
Feichen Yang, et al, Alkaline Water Electrolysis at 25 A cm−2 with a Microfibrous Flow-through Electrode, Adv. Energy Mater. 2020
DOI: 10.1002/aenm.202001174
https://doi.org/10.1002/aenm.202001174
