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电解制氢气氧气用铂钛阳极
1.电解水制氢研究进展
水电解制氢是实现工业化廉价制备 H2的重要手段，可制得纯度为99%～99.9%的产品。每年我国在水电解制氢上的电能消耗达到（1.5×107）kW·h以上。当电流从电极间通过时， 在阴极上产生氢气，在阳极上产生氧气，水被电解掉
水电解制氢设备中的核心部分是电解槽，电极材料又是电解槽的关键所在。电极性能的好坏在很大程度 上决定着水电解的槽电压高低及能耗大小，并直接影响成本。提供电能使水分解制得氢气的效率一般在 75%～85%，其工艺过程简单，无污染，但电耗大，因此起应用收到一定的限制。
电解水反应是在电解槽中进行的，电解槽内充满电解质，用隔膜将电解槽分为阳 极室和阴极室，各室内分别置有电极。由于水的导电性很小，故用加入电解质的水溶液（浓度约为 15%）。当在一定电压下电流从电极间通过时，则在阴极上产生氢气，在阳极上产生氧气，从而达到水的电解。
理论上来说，铂系金属是作为电解水电极的最理想 金属，但实际中为了降低设备和生产成本，常采用镀镍的铁电极。
进行电解水时，电极反应式如下。酸性溶液中，阴极反应：4H++4e=2H2∏=0V 阳极反应：2H2O =4H++O2+4e ∏=1.23V 碱性 溶液中，阴极反应：4H2O +4e=2H2+4OH ∏=-0.828V 阳极反应：4OH－=2H2O+O2+4e ∏=0.401V
从上式可以看出，不论在酸性还是碱性溶液中，水电解的总反应都是如下。2H2O=2H2+O2
水的理论分解电压与 pH 值无关，因而酸性溶液或碱性溶液都可作为电解液。但从电解槽结构及材料的选择方面来看，使用酸性容易出各种故障。故现在工业上都采用碱性溶液。
1). 传碱性电解技统术 碱性水电解制氢是目前制备氢气比较常用而且也是发展比较成熟的方法。该法对设备的要求不高，投资主要集中在设备；制得的氢纯度高，但效率不是很高。其工艺 过程也相对环保无污染，但是消耗大量电能，因此受到一定的限制。工业上电解水的压力一般在1.65～2.2V。评价碱性水电解电极材料的优良与否，电极材 料的使用寿命和水电解能耗是关键因素。当电流密度不大时，主要影响因素是过电位；电流密度增大后，过电位和电阻电压降成为主要能耗的因素。在实际应用中工 业电极应具有以下几点[3]：（1）高表面积；（2）高导电性；（3）良好的电催化活性；（4）长期的机械和化学稳定性；（5）小气泡析出；（6）高选择 性；（7）易得到和低费用；（8）安全性。水电解制氢往往要求采用较大的电流密度（4000 A/m2以上），因此第 2 和第 4 点显得更加重要。因为高导电性可以降低欧姆极化所引起的能量损失，高稳定性保证电极材料的长寿命。而1和3则是降低析氢、析氧过电位的要求，也是评价电极 性能的重要指标。
2). 固体高分子电解质 SPE 水电解技术 由于以液体为电解质的电解槽，效率低，不便移动，经常需要维修，因此人们积极寻求新型电解质，这促使了固体聚合物电解质（solid polymer electrolyte ， SPE ） 又 称为 质 子 交 换 膜 （ proton exchange membrane，PEM）的开发和应用研究的深入。目前采用固态 Nafion 全氟磺酸膜作为电解质的电解槽。电极采用具有高催化性能的贵金属或其氧化物，将它们制成具有大比表面的粉状形态，利用Teflon 黏合并压在 Nafion 膜的两面，形成一种稳定的膜与电极的结合体[4]。
3). 高温水蒸气电解工艺 水电解制氢的另一种是高温水蒸气电解。这是从固体氧化物燃料电池派生出来的方法。电解室一般用 Y2O3稳定的 ZrO2作为电解质，温度越高，电阻越小。但从材料的耐热性来看，温度上限以1000℃为宜。通常用镍和陶瓷的混合烧结体作阴极，并用具有导电性的钙钛复 合氧化物做阳极[5]。
