Advances in bubble dynamics during (photo)electrochemical water splitting for hydrogen production

水分解技术在绿色制氢中具有关键意义, 然而, 气泡动力学相关研究长期以来未受到应有的重视. 气泡的存在不仅会减少电化学活性表面积、增加欧姆与活化过电位, 在光电化学体系中还会进一步引发光散射并造成光学能量损失, 从而削弱反应效率与系统稳定性. 近年来, 随着理论建模与实验观测手段的进步, 气泡动力学在提升电解水和光电化学分解水效率中的重要作用日益凸显. 本文系统综述了这两类体系中气泡成核、生长、聚并与脱离等演化过程的基本原理, 重点聚焦于单气泡尺度下的动力学行为及其影响机制, 并比较了电解水与光电化学分解水体系在气泡效应方面的异同. 同时, 总结了当前发展的主动与被动气泡调控策略, 归纳了促进气泡高效脱离、提升产氢性能与器件稳定性的管理方法. 最后, 针对现阶段的关键挑战, 提出了未来的研究方向与发展前景. 综上所述, 气泡管理已被明确为实现高效稳定水分解制氢的关键环节, 为多尺度机制耦合与系统集成优化等后续研究提供了理论依据与技术路径.