Вода, расщеплённая электричеством на водород и кислород, — давняя мечта о чистом топливе. Но на пути встают крошечные пузырьки газа: они облепляют электроды, как пена на стенках стакана с газировкой, и мешают току делать свою работу. Каждый такой пузырёк — это крошечная пробка, блокирующая часть поверхности, где должна идти реакция.
Учёные решили посмотреть, что произойдёт, если поднять давление в установке. Оказалось, пузырьки становятся меньше — их сжимает, как воздушные шарики на глубине. А если нанести на электрод узор из микроскопических столбиков, то размером пузырьков можно управлять: чем крупнее столбики, тем крупнее пузырьки, которые они отпускают. В опытах давление меняли от одной до шести атмосфер, и при высоком давлении мелкие пузырьки быстрее отрывались от поверхности, освобождая место для реакции.
Самое удивительное: хотя термодинамика предсказывает рост потерь напряжения с давлением (примерно 23 милливольта при шести атмосферах), на практике при высоком токе потери не выросли, а упали — на целых 60 милливольт. Мелкие пузырьки с лихвой компенсировали термодинамический штраф. Это открывает путь к более дешёвому водороду, который можно производить прямо на ветряных и солнечных электростанциях, запасая энергию ветра и солнца в виде газа.
Так что борьба с пузырьками — не просто техническая возня. Это шаг к тому, чтобы водород перестал быть дорогим лабораторным курьёзом и стал обычным топливом, которое можно хранить и перевозить.
Пузырьки при электролизе воды ведут себя как крошечные линзы: они преломляют свет и могут даже создавать радужные узоры на поверхности электрода.