Antibuoyancy and Unidirectional Gas Evolution by Janus Electrodes with Asymmetric Wettability

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作者
Siyu Sheng,Bairu Shi,Cheng Wang,Liang Luo,Xiao Lin,Pengsong Li,Fanhong Chen,Zhicheng Shang,Hong Meng,Yun Kuang,Wen‐Feng Lin,Xiaoming Sun
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:12 (20): 23627-23634 被引量:36
标识
DOI:10.1021/acsami.0c04796
摘要

The bubbles electrochemically generated by gas evolution reactions are commonly driven off the electrode by buoyancy, a weak force used to overcome bubble adhesion barriers, leading to low gas-transporting efficiency. Herein, a Janus electrode with asymmetric wettability has been prepared by modifying two sides of a porous stainless-steel mesh electrode, with superhydrophobic polytetrafluoroethylene (PTFE) and Pt/C (or Ir/C) catalyst with well-balanced hydrophobicity, respectively, affording unidirectional transportation of as-formed gaseous hydrogen and oxygen from the catalyst side to the gas-collecting side during water splitting. "Bubble-free" electrolysis was realized while "floating" the Janus electrode on the electrolyte. Antibuoyancy through-mesh bubble transportation was observed while immersing the electrode with the PTFE side downward. The wettability gradient within the electrode endowed sticky states of bubbles on the catalyst side, resulting in efficient bubble-free gas transportation with 15-fold higher current density than submerged states.
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