电解水制氢的电极选择问题研究进展
电解水制氢研究报告
电解水制氢研究报告
电解水制氢研究报告
随着全球能源需求日益增加，寻找新的能源形式成为世界范围内的热门议题。
其中，氢气因其高能量密度、清洁无污染等特点备受关注。
而电解水制氢就是制取氢气的一种重要方法。
电解水制氢的基本原理是在电极上施加一定的电压，使水发生电解反应而分解成氢气和氧气。
在实际的电解水制氢过程中，电解设备、电位调控等方面都会对制氢效率、能量损耗等方面产生影响。
最近，关于电解水制氢的研究备受关注。
根据最新的研究进展，以下是一些主要发现：
1. 改善电解设备
目前的电解设备中，最关键的是电极材料。
研究表明，铂（Pt）电极具有良好的电化学催化性质，但耐腐蚀性不够强；而钯（Pd）电极的催化效果相对较弱，但耐腐蚀性较好。
因此，将铂、钯等材料复合成新的电极材料，既能提高效率，又可提高设备的使用寿命。
2. 优化电位调控
电位调控是制氢过程中的另一个重要因素。
当前的研究表明，通过合理地调节电位，可以使氧气和氢气的析出速率更加平衡，有效地提高电解制氢的效率和产氢比。
3. 利用再生能源促进电解水制氢
当前，随着再生能源的发展，如风能、太阳能等，利用电解水制氢的方式制取氢气已经成为一种趋势，这种方式能够有效地解决氢气源头的问题，能够实现零碳排放，有良好的环保效益。
总的来说，电解水制氢就是一种极具潜力的制氢方法，它能够在未来的能源结构中起到重要的作用。
当前的研究表明，改善电解设备、优化电位调控以及使用再生能源等措施，有望进一步提高制氢效率和产氢比，让电解水制氢成为实现氢能源技术的重要手段之一。
电解水制氢技术的研究
电解水制氢技术的研究一、电解水制氢技术的概述电解水制氢技术是一种将水电解成氢气和氧气的技术。
这个过程是通过通过电流将水分子分解成氢和氧。
这个过程需要的能量来源于外部电源，一般是电池或者电力系统。
随着人们对清洁能源的需求增加，电解水制氢技术已经成为了一种备受关注的技术。
二、电解水制氢技术的原理电解水制氢技术的基本原理是用直流电分解水分子。
水的分子由两个氢原子和一个氧原子组成，电解时，电流通过水中的电极时，水分子就会分解成氢离子和氧离子。
而氢离子就会向阴极移动，接触到阴极时，在阴极表面接受电子就会产生氢气。
氧离子则向阳极移动，在阳极表面获得电子，就会生成氧气。
因此，通过在水中加入适量的电解质，可以有效地增加水的电导率，从而提高电解效率。
三、电解水制氢技术的研究进展1. 催化剂的研发为了提高电解水制氢的效率，研究人员们正在不断研发新的催化剂。
这些催化剂可以降低电解水的能量需求，提高氢产量和时间效率。
目前，常用的催化材料包括铂、铑、钯等物质。
2. 优化电解设备电解设备的优化也是电解水制氢技术研究的重点之一。
因为电解设备的结构、材料和电解质的选择对电解水制氢的效率和稳定性均有着至关重要的影响。
现代电解设备也借鉴了新型材料的特性，如纳米复合材料、纳米多孔材料、钙钛矿材料等，以期提高电解水制氢的效率。
3. 制氢成本降低除了提高电解水制氢的效率外，降低制氢成本也是电解水制氢技术研究的重点之一。
目前，技术研究人员正在致力于降低制氢过程中所需耗能，主要通过改进电解设备和优化催化剂的性能来提高制氢效率，从而降低成本和提高可行性。
四、电解水制氢技术的应用前景由于电解水制氢技术的清洁能源优势，其未来的应用前景越来越被广泛研究和预测。
目前，电解水制氢技术正在向各个应用领域不断扩展，如新能源汽车、工业气体生产、备用电源等领域。
此外，近年来随着水电解质的研究以及太阳能、风能和水能的应用，电解水制氢技术的未来前景也越来越看好。
综上所述，电解水制氢技术的研究尚有许多挑战和发展空间，如优化催化剂及电解设备、降低制氢成本等方面。
电解水制氢技术的研究及优化
电解水制氢技术的研究及优化随着环境污染的日益严重和能源紧缺问题的加剧，清洁能源技术在全球范围内被广泛研究和应用。
氢能作为一种清洁且高效的能源形式，受到了越来越多的关注。
而电解水制氢技术则是实现氢能利用的关键。
本篇文章将对电解水制氢技术的研究及其优化进行探讨。
一、电解水制氢技术的原理电解水制氢技术是利用电能将水分子分解为氢气和氧气的过程。
在电解水中，水分子被施加电压，电荷被物理地转移到电极表面，将水分子分解为氢离子和氧离子。
在阴极上，水分子接受了电子，形成氢气，而在阳极上，氧离子接受了电子，形成氧气。
整个反应方程式可以表示为：2H2O → 2H2 + O2。
二、电解水制氢技术的应用及研究进展电解水制氢技术在许多领域中都有广泛的应用前景，例如能源、燃料电池、化工等。
研究人员们致力于寻找更加高效和可持续的电解水制氢技术。
现在主要的研究方法包括物理、化学和生物等多个方向。
（一）物理方法物理方法的主要思想是利用自然能量来驱动电解水反应。
例如，太阳能电解水是利用太阳能光电转换成为电能来驱动电解反应，纳米光电催化剂电解水技术能够将可见光和紫外线光转换成为电能来进行电解。
（二）化学方法化学方法采用催化剂介导电解水的反应，以实现更高效的反应，其中贵金属催化是目前最为普遍的方法。
例如，铂作为催化剂，在电解水过程中可以显著提高电解效率，但是高成本成为催化剂应用的限制因素。
（三）生物方法生物方法是通过利用微生物、植物等生物体的代谢反应来实现氢的产生。
例如，利用植物光合作用产生的化学能来进行电解作为一种生物方式，其优点在于生产氢气的同时，还能够产生有机化合物和氧气等副产品。
三、电解水制氢技术的优化策略电解水制氢技术虽然可以通过不同机制实现氢气的产生，但是其效率等问题仍然需要进一步探究。
为了优化电解水制氢技术，研究人员们提出了各种策略。
（一）改善催化剂性能催化剂性能的改善可以使电解水的反应更加高效。
例如，通过制备催化剂、改变催化剂的结构和方法等，来改善催化剂的活性和稳定性，提高氢气的产率。
电解水制氢技术研究进展与应用
电解水制氢技术研究进展与应用近年来，随着环境问题的逐渐凸显，人们对可再生能源的需求越来越强烈。
其中，氢能源被认为是未来可持续发展的重要能源之一。
而电解水制氢技术作为其中的核心技术，也逐渐成为人们的研究热点。
一、电解水制氢的基本原理电解水制氢技术是指利用电解作用将水分解成氢和氧的技术。
通常采用的是通过电极将水分解为氢离子和氢氧根离子，然后在阳极上发生氧化反应，将氢离子转化成氢气释放出来。
这一基本原理下的氢气制备方式有两种，一种是碱性电解水制氢技术，另一种是酸性电解水制氢技术。
其中，碱性电解水制氢技术是应用最为广泛的一种，其使用的是较为便宜的钢材、铁板等材料制造的电解槽，且具有工艺简单、效率较高、成本低等优点。
二、电解水制氢技术在能源领域的应用目前，电解水制氢技术已成为全球广泛使用的氢气制备技术之一。
在能源领域，以燃料电池为代表的氢能技术被认为是未来最有潜力的清洁能源之一，而电解水制氢技术作为其核心技术之一，也逐渐在能源领域得到应用。
在交通工具方面，氢燃料电池汽车是电解水制氢技术的一大应用领域。
以日本为例，其已经开始大规模推广氢能车，2019年末，日本已拥有将近4,000辆氢能车，而日本政府还计划在2020年将国内氢能车的总数增至10,000辆。
此外，在电力行业中，电解水制氢技术的应用也逐渐扩大。
具体而言，电解水制氢技术可以将电能和化学能进行有效转换，使得电网中的电力能够与氢燃料电池系统等负载之间实现互联，从而实现能源的更高效利用。
三、电解水制氢技术的研究进展目前，电解水制氢技术研究的重点主要集中在提高其效率、稳定性和经济性等方面。
在提高效率方面，研究者主要采用一些手段来提升电解水制氢技术的电化学效率。
例如，通过对电极材料进行改进，使其电化学活性更高，从而提高电解水制氢的效率。
同时，一些新型的电解水制氢技术，如压力摩擦采伏电解水制氢技术等，也被研究者用来提高制氢效率。
在提高稳定性方面，研究者主要通过改进电解槽结构、电解液组成等方式来提高电解水制氢技术的稳定性。
电解水制氢技术研究进展与发展建议
电解水制氢技术研究进展与发展建议电解水制氢技术是一种重要的清洁能源生产方法，其研究进展和发展对于推动可再生能源的发展具有重要意义。
目前，电解水制氢技术在提高效率、降低成本、增强稳定性等方面取得了一些进展，但仍然面临着一些挑战。
以下是对电解水制氢技术研究进展和发展建议的多角度回答：1. 技术进展：目前，电解水制氢技术主要有碱性电解、酸性电解和高温固体氧化物电解三种主要类型。
近年来，针对电解池的催化剂和电极材料进行了大量研究，以提高电解效率和降低能耗。
此外，利用新型电解池结构和智能控制系统也有望提高制氢效率。
未来，应继续加强对电解水制氢技术的基础研究，推动新材料、新结构和新工艺的突破，提高制氢效率和降低成本。
2. 可持续性发展：电解水制氢技术需要大量电能作为驱动力，因此其可持续性发展需要依赖清洁能源，如风能、太阳能等。
在推动电解水制氢技术发展的过程中，应该加大对清洁能源的支持和利用，推动可再生能源的普及和应用，从根本上解决电解水制氢的能源可持续性问题。
3. 经济性和商业化：电解水制氢技术的商业化应用仍然面临着成本高、能耗大等问题。
因此，需要进一步降低电解水制氢的成本，提高商业化应用的竞争力。
在政策上，可以出台相关的补贴政策，鼓励企业投入研发和生产，推动电解水制氢技术的商业化进程。
4. 国际合作：电解水制氢技术是一个全球性的课题，各国应该加强合作，共享资源和经验，推动技术的进步。
在国际合作方面，可以加强科研机构和企业之间的合作交流，共同攻克关键技术难题，推动电解水制氢技术的全球发展。
5. 应用领域拓展：除了作为清洁能源的生产方式，电解水制氢技术还可以在工业生产、交通运输等领域发挥重要作用。
未来，可以加大对电解水制氢技术在不同领域的应用研究，拓展其应用领域，推动技术的产业化和市场化进程。
总的来说，电解水制氢技术的研究进展和发展建议需要从技术、可持续性、经济性、国际合作和应用领域等多个方面进行综合考虑，促进该技术的进一步发展和应用。
碱性电解水析氢电极的研究进展
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电解水制氢技术的研究进展与挑战
电解水制氢技术的研究进展与挑战随着对可再生能源的关注不断增加，电解水制氢技术作为一种将电能转化为氢能的方法受到越来越多的关注。
本文将就电解水制氢技术的研究进展与挑战展开分析。
一、电解水制氢技术的原理与分类电解水制氢技术是指利用电流将水分解成氧气和氢气的过程，其中拥有许多不同的技术分类。
最常见的两种分类包括碱性电解法和酸性电解法。
碱性电解法是利用碱性电解质溶液作为电解液，采用铂电极催化反应，实现水分解并产生氢气。
这种方法具有效率高、成本相对较低的优势，并且可以实现大规模工业化应用。
酸性电解法则使用酸性电解质作为电解液，通过类似的原理进行电解反应。
与碱性电解法相比，酸性电解法具有更高的催化活性和更低的电极极化，但对于电解质的要求更加严格。
二、电解水制氢技术的研究进展1. 催化剂的设计与优化催化剂在电解水制氢技术中起到关键作用，影响着反应速率和效率。
近年来，许多研究人员致力于催化剂的设计与优化。
例如，将贵金属与过渡金属进行合金化，可以显著提高催化活性和稳定性。
此外，纳米材料的引入也为催化剂的改进提供了新的途径。
2. 膜电解池技术的应用传统的电解水制氢技术中，电解质和阳极与阴极之间是通过离子交换膜隔离的。
然而，离子交换膜存在着电导率较低和使用寿命短等问题。
为了解决这些问题，膜电解池技术应运而生。
膜电解池技术可以通过纳米孔径调控离子通量，提高反应速率和效率，同时更加稳定。
3. 太阳能与风能的利用电解水制氢技术的可再生能源来源是其中的关键问题。
目前，太阳能和风能被广泛应用于电解水制氢技术中。
通过太阳能电池板或风力发电机将太阳能和风能转化为电能，然后再利用电能进行水的电解反应，制得氢气。
这种方法减少了对传统化石能源的依赖，同时也减少了CO2的排放。
三、电解水制氢技术的挑战1. 能源效率的提升目前，电解水制氢技术的能源效率还相对较低，主要原因是水的电解反应具有较高的能量损耗。
为了提高能源效率，需要寻找更有效的催化剂、优化电解质和电解方法。
电解水制氢技术的研究现状
电解水制氢技术的研究现状随着全球经济的发展和人们环保意识的增强，绿色能源已成为世界各国关注的热点问题。
而氢能是一种广泛应用的清洁能源，其制取方式多种多样，其中电解水制氢技术能够实现高效制氢。
本篇文章将介绍电解水制氢技术的原理、发展历程以及存在的问题与未来发展方向。
一、电解水制氢技术的原理电解水制氢技术是指通过电解水来制取氢气的技术。
其原理是在电极/electrode中加入一定电压或电流，在电极表面引起一定的电位差，使水分解成氢气和氧气两种气体。
电解水的基本反应式为：2H2O→2H2↑+O2↑。
电解水制氢技术与传统化石能源有着天壤之别。
它无燃烧产物，无环境污染，是一种绝对的清洁能源。
同时，电解水制氢技术所用材料均为可再生和可回收的，具有循环利用的优势，符合环保和可持续发展的要求。
二、电解水制氢技术的发展历程电解水制氢技术最早可追溯到霍夫发现的烧碱水溶液的电解现象。
1932年，意大利科学家塔斯卡里尼(Tascarelli)首次制备出电解水制氢的技术，引起了人们的广泛关注。
此后，该技术在世界各国得到不断的研究和发展。
20世纪60年代，世界上第一个电解水制氢厂在美国诞生，实现了电解水制氢的工业化应用。
1987年，世界第一个太阳能电解制氢站建成，电解水制氢技术得以应用于太阳能制氢领域。
目前，国际上电解水制氢技术已经达到了比较成熟的阶段，相应的理论、实验和技术指标也比较完备。
三、电解水制氢技术存在的问题虽然电解水制氢技术是一种清洁能源，但是该技术目前还面临着一系列的问题。
1、电解水制氢的成本较高，难以替代传统的燃料。
2、电解水制氢技术对电力系统和设备的拉动负荷有一定的要求，需要配备额外的系统来平衡和支持变化的负荷，增加了制氢成本。
3、电解水制氢的过程需要大量的能量，在电力市场上价格也较高。
4、电解水制氢技术中电解质膜具有抗腐蚀、导电性、过滤性等多种性能要求，而目前市场上的电解质膜还存在一定的技术难题。
四、电解水制氢技术的未来发展方向电解水制氢技术尽管存在许多问题，但是其潜力巨大，未来仍有广阔的发展前景。
电解水析氢电极材料的研究新进展
文章编号:１００１Ｇ９７３１(２０１５)０９Ｇ０９００１Ｇ０６电解水析氢电极材料的研究新进展∗杜晶晶１,李㊀娜２,许建雄１,许利剑１(１．湖南工业大学包装与材料工程学院,湖南株洲４１２００７;２．湖南工业大学冶金工程学院,湖南株洲４１２００７)摘㊀要:㊀电解水是实现工业化廉价制备氢气的重要手段,为减小阴极过电位,降低能耗,研究具有高电催化活性的阴极析氢材料具有重要的意义.影响析氢材料电催化活性的因素主要有能量因素和几何因素,围绕着这两个主要因素,综述了电解水析氢电极材料的最新研究进展,并对析氢电极材料的发展趋势进行了展望.关键词:㊀电解水;析氢;电极材料;电催化活性;多孔电极中图分类号:㊀T G１４６．４;T Q l５１．１文献标识码:A D O I:１０．３９６９/j．i s s n．１００１Ｇ９７３１．２０１５．０９．００１１㊀引㊀言水电解制氢是实现工业化廉价制备氢气的重要手段,但该技术存在的最大问题是电能消耗大,使得生产成本偏高,造成电能消耗大的主要原因是电解电极的析氢过电位过高,因此研究降低析氢过电位来降低电解能耗尤为重要.目前用于电解水的电极材料存在价格昂贵㊁比表面不大㊁电催化活性不高等缺点,导致电解电极析氢电位过高能耗过大,严重制约了电解水法制氢技术的发展.电极材料,尤其是阴极材料对析氢性能的影响尤为重要.影响阴极析氢电极材料电催化析氢活性的因素主要有两个因素,即能量因素和几何因素,能量因素为金属Ｇ氢键的键能,具有适量吸附氢特性的金属易于形成活性较高的金属合金;几何因素为电极材料的比表面和表面结构形态.多年来,为降低电解析氢电极的过电位㊁提高电催化析氢活性㊁降低能耗,许多科技研究工作者围绕能量因素和几何因素,开发了许多新的析氢电极材料.２㊀能量因素从能量因素方面考虑,人们根据B r e w e rＧE n g e l价键理论,有空的或半充满的d轨道的金属元素与d电子数大于d轨道数(即有成对的d电子)的金属元素形成合金,会对析氢反应产生电催化协同作用,从而大大提高电极的电催化析氢活性,因此先后采用电沉积法制备出铁基合金析氢阴极,如F eＧM o㊁F eＧZ n㊁F eＧW㊁F eＧP㊁F eＧC o㊁F eＧC oＧB㊁F eＧL a等[１Ｇ２];镍基合金析氢阴极,如N iＧM o㊁N iＧZ n㊁N iＧW㊁N iＧP㊁N iＧC o㊁N iＧS㊁N iＧB㊁N iＧM oＧC o㊁N iＧM oＧF e㊁N iＧC oＧS㊁N iＧZ nＧP等[３Ｇ４].由于一些贵金属(如铂㊁钯㊁铑㊁银㊁钌㊁金等)的d电子轨道都未填满,表面易吸附反应物,具有较高的电催化析氢活性,并采用复合电沉积法制备出多种贵金属析氢电极.近期还报道了一些稀土元素如镧(L a)㊁铈(C e)㊁钐(S m)㊁镝(D y)㊁钬(H o),由于其独特的电催化性能[５Ｇ６],被用于制作析氢电极.另外,近期有一些关于采用导电聚合物以及碳的高聚物修饰电极(如聚甲基苯胺㊁聚苯胺㊁八羟基富勒醇),获得较好电催化析氢活性的电极.２．１㊀铁基合金析氢电极人们对铁基合金析氢电极进行了长期的研究,关于这方面的报道较多,２００１年印度班加罗尔大学H o o r等[７]就采用共沉积的方法制备了F eＧP和F eＧPＧP t合金析氢电极,在质量分数为３０％的K O H溶液中,温度为５０ħ,电流密度为１００m A/c m２条件下电解,析氢过电位分别为３６０和２１０m V,可见P t元素大大提高了该电极的催化活性;对F eＧPＧP t析氢合金电极热处理后,其析氢过电位为１７０m V,且长期电解稳定性好.２００７年S h a f i a等[８],采用电沉积法制备出F eＧM o a n dF eＧM oＧP t合金电极,用于电催化氧化甲醇,取得较为满意的结果.２０１０年北京科技大学S o n g 教授课题组[９],以钢材为基体,在硫酸Ｇ盐酸混合体系中,以七水硫酸镍和六水氯化镍为镍源,七水硫酸铁为铁源,赖氨酸为碳源,采用电沉积法成功地制备出N iＧF eＧC合金析氢电极,着重讨论了电流密度对合金表面形貌的影响,通过交流阻抗和阴极极化曲线法对合金电极电催化析氢性能就行研究,结果发现N iＧF eＧC合金中碳的含量和合金晶粒大小对合金电极的析氢过电位有重要的影响,当合金中碳的含量为１．５９％,合金晶粒大小为３．４n m时,N iＧF eＧC合金电极的电催化析氢活性最好.２．２㊀镍基合金析氢电极镍电极具有较好的电催化析氢活性㊁稳定性以及易于制备等特点,备受研究工作者的青睐,目前电解水１００９０杜晶晶等:电解水析氢电极材料的研究新进展∗基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１３４１００８);湖南省教育厅科学研究资助项目(１４C０３４３,１４A０４０)收到初稿日期:２０１４Ｇ０９Ｇ２５收到修改稿日期:２０１５Ｇ０１Ｇ２７通讯作者:李㊀娜,EＧm a i l:l i n a６９８０９５５＠１６３．c o m 作者简介:杜晶晶㊀(１９８２－),女,新疆库尔勒人,讲师,博士,主要从事电极材料研究.制氢工业中基本使用镍或其合金电极,关于镍基合金析氢电极的报道较多,尤其是N iＧM o和N iＧC o合金,由于他们具有很好的电催化析氢活性而备受关注,如杨静等[１０]对镍基上电沉积N iＧM o合金的电催化性能进行的研究结果表明,通过镍盐和含钼杂多酸盐共沉积得到的镀层与纯镍相比,有较低的析氢过电位,这一结果可用含d电子层结构的过渡金属之间的协同作用解释.２０１１年魏海兴等[１１],采用直流电沉积法和脉冲电沉积法分别制得N iＧM o合金析氢电极,通过极化曲线比较两电极的电催化析氢性能,结果发现脉冲镍钼合金析氢电极的交换电流密度是直流镍钼合金析氢电极的３倍,是纯镍电极的６倍.在相同的电流密度下,脉冲镍钼合金析氢电位比直流镍钼合金析氢电位要降低５３m V.２０１３年印度国家电化学研究所M o h a n教授课题组[１２],在氯化胆碱Ｇ乙二醇体系中,以铂电极为基底,通过电沉积得到N iＧC oＧS n㊁N iＧS n和C oＧS n３种合金析氢电极,采用X R D㊁S E M和E D S检测技术对合金电极的表面形貌和微观结构进行了分析,重点讨论了电流密度对合金表面形貌的影响.通过塔菲尔曲线法对沉积的机理和电催化析氢性能进行了研究,结果发现电催化析氢活性的顺序为N iＧC oＧS n＞N iＧS n＞C oＧS n.２．３㊀贵金属修饰析氢电极关于利用贵金属制备和修饰析氢电极的报道较多.２００８年韩国浦项科技大学L e e教授课题组[１３],以甲醛Ｇ间苯二酚聚合物为碳源前驱体,偏钨酸铵盐为钨源前驱体,采用脱碳诱导聚合法获得大比表面㊁高化学吸附活性的W２C微球,然后采用硼化钠为还原剂负载贵金属P t,得到P t/W２C复合微球,将复合微球附着在玻碳电极上,得到P t/W２CＧG C E析氢电极,用于电解水,结果发现P t/W２CＧG C E电极的电催化析氢活性比P t电极以及P t/C修饰电极要强２~３倍,这主要是由于P t与W２C有很好的协同效应,大大增强了电极的电催化析氢活性.２０１１年阿根廷国立科尔多瓦大学S a n t o s教授课题组[１４],结合实验和理论探讨了纳米结构的钯Ｇ金对析氢反应的影响,从分子层面阐明了P dＧA u(１１１)超分子具有优异的电催化活性与他们电子性能和几何布置的改变由直接的关系,同时证明了P d本身具有很好的电催化活性.２０１３年台湾理工大学的S u教授[１５],在过氧化氢体系中采用溶胶凝胶法合成L a０．０２N a０．９８T a O３样品,以P d(N O３)２ ６H２O和N i(N O３)２ ６H２O为钯源和镍源,制备出核壳结构的P d/N i O纳米颗粒修饰在L a０．０２N a０．９８T a O３的表面,用于光催化电解水制氢,取得较为满意的结果.２０１３年塞尔维亚贝尔格莱德大学Št r b a c教授课题组[１６],分别采用P d S O４ ２H２O和P d C l２两种钯盐为钯源,在A u (１１１)电极上沉积纳米钯颗粒,从而获得析氢电极,发现P dＧA u(１１１)电极具有很好的电催化析氢活性,而且采用P d C l２制备的纳米钯颗粒比采用P d S O４ ２H２O 制备的更加细小,使电极表面P d和P d/A u的位点更多,电催化析氢活性更好.同年,Št r b a c教授课题组[１７],在硫酸体系中以R h C l３ x H２O为铑源,在开路电位下自发沉积在A u(１１１)电极上,制备出R hＧA u (１１１)析氢电极,通过循环伏安曲线㊁极化曲线以及塔菲尔曲线等电化学检测方法,分析和比较R hＧA u(１１１)析氢电极的点催化析氢活性,结果发现R hＧA u(１１１)电极具有卓越的电催化析氢活性,比P dＧA u(１１１)电极和P t(１１１)电极都要好.２０１４年伊朗设拉子大学S a f a v i 教授[１８],以醋酸银和醋酸钯为原料,在乙基Ｇ３Ｇ甲基咪唑四氟硼酸盐溶液中,采用微波技术,得到银Ｇ钯合金颗粒,用于修饰离子液体电极(C I L E)和玻碳电极(C P E),结合循环伏安,交流阻抗以及线性扫描等电化学分析方法比较不同组分的A g/P d/C I L E和P d/ C I L E的电催化析氢性能,结果发现当A gʒP d组分比为２０ʒ８０时,电极的电催化析氢性能最好,而且A g/ P d/C I L E的电催化析氢活性比纯P d/C I L E要好.２．４㊀稀土元素修饰析氢电极稀土元素由于价格一般较为昂贵,很少用在工业电解水电极中,但是其独特电催化活性,被受研究工作者的关注[５Ｇ６,１９],近年已经有了一些关于稀土元素制备和修饰析氢电极的报道,如２０１３年葡萄牙的S a n t o s 等[２０],利用稀土金属成功地制备出P tＧC e㊁P tＧS m和P tＧH o合金析氢电极材料,在８m o l/L的N a OH溶液中,采用线性电位扫描法分析３种电极析氢的动力学参数,结果表明P tＧC e,P tＧS m和P tＧH o３个电极的活化能分别为５９,３９和６０k J/m o l,并通过交流阻抗和塔菲尔曲线等电化学分析方法,比较了３种稀土金属合金的电催化析氢活性,结果发现P tＧS m二元合金具有最好的电催化析氢活性.２．５㊀高聚物修饰析氢电极关于高聚物修饰析氢电极的报道较少[２１],是最近两年才有这方面的文献报道,如２０１２年巴西南里奥格兰德联邦大学的M a l f a t t i教授[２２],在镍的电镀液中加入聚苯胺颗粒,通过共沉积得到聚苯胺修饰镍电极,采用S E M分析了不同浓度聚苯胺颗粒对镍电极表面形貌的影响,采用交流阻抗和塔菲尔曲线等电化学方法对其电催化析氢活性进行了讨论,结果发现镍电极经聚苯胺修饰后,电催化析氢活性大大提高.２０１３年中科院北京化学研究所的G a n教授[２３],采用电化学沉积法将八羟基富勒醇修饰在玻碳电极上,用于电解水制氢,结果发现八羟基富勒醇具有很好的电催化析氢活性,可用于改性玻碳电极,大大降低了电析氢的过电位和电解水的能耗.３㊀几何因素从几何因素方面考虑,主要是提高析氢电极的比表面积,即增大电极的表面粗糙度和孔隙率,从而降低析氢电解过程中电极的真实电流密度,降低能耗.根２００９０２０１５年第９期(４６)卷据这一思路,为提高电极的比表面积,研究工作者先后提出了多种制备析氢电极如多孔电极㊁复合电极等.３．１㊀多孔析氢电极多孔析氢电极的获得主要是利用模板移除电沉积法,根据模板的种类又分为有机模板移除电沉积法㊁金属模板移除电沉积法(合金选择性溶出法)㊁气体模板移除电沉积法,分别以金属合金㊁有机高分子微球以及氢气泡为模板,电沉积合金后,将模板溶解移除形成多孔结构,制备多孔析氢电极.３．１．１㊀有机模板移除电沉积法关于有机模板移除电沉积法制备多孔析氢电极的报道较早,最开始人们利用以高分子(聚氨酯)泡沫为模板,借助有机泡沫体具有的三维网状骨架结构,先通过化学镀铜或镍,使其导电化,然后电沉积合金,最后高温煅烧除去高分子(聚氨酯)泡沫,制得三维多孔泡沫合金电极材料,如湖南大学陈范才教授课题组[２４],以聚氨酯海绵为基体,在经过除油㊁活化等处理后,化学镀镍使其导电化,电沉积镍钼钴合金,然后置于高温管式电阻炉中,６００ħ中烧结２h ,除去聚氨酯海绵基体,从而形成三维多孔N i ＧM o ＧC o 合金电极,大大提高了电极的比表面.但这种方法工艺过程复杂,步骤繁琐,且需要高温煅烧,在高温条件下极易破坏合金的结构和性能.最近有大量文献报道,以纳米聚苯乙烯微球为模板,采用溶解法将模板移除,形成多孔结构,这种方法避免了基体导电化和高温煅烧步骤,如法国D a n i e lR a m i r e z 教授[２５]课题组,以锡氧化物电极为基底,纳米聚苯乙烯为模板,过氧化氢为前躯体,采用电沉积模板法获得３５０~９００n m 不同孔径的二维和三维纳米多孔Z n O 电极.３．１．２㊀金属模板移除电沉积法金属模板移除电沉积法的原理是利用中性金属A l 和Z n 能溶于碱性溶液,留下空洞,得到多孔结构电极,如首先通过电沉积法获得N i ＧA l (Z n )合金,然后将合金中的A l 或Z n 在碱性溶液中溶出,留下多孔的金属镍,根据文献报道,为制备N i ＧM o 和N i ＧC o 合金,人们制备出N i ＧM o ＧA l 和N i ＧC o ＧA l,然后将合金电极在碱溶液中浸泡,使合金中A l 被溶解出来,从而获得比表面大的多孔N i ＧM o 和N i ＧC o 合金电极.如２０１３年西班牙P ér e z ＧH e r r a n z 教授课题组[２６],以A I S I ３０４不锈钢为基底,采用电沉积技术在基地上电沉积N i ＧC o ＧZ n 合金,然后将合金电极放入温度为５０ħ,浓度为６m o l /L 的N a O H 溶液中浸泡４８h ,将合金镀层中Z n 溶解掉后,形成多孔N i ＧC o 合金电极,不仅提高了电极的比表面,而且引入了析氢活性较强的C o ,大大提高了电极的电催化析氢活性.２０１３年浙江大学王教授课题组[２７],采用电沉积法制备纳米多孔镍析氢电极,其实验原理如图１所示,先在镍电极上电沉积锌,然后将电极放入４００ħ的管式炉中加热４h ,使镍与锌互溶,形成N i ＧZ n 合金,再将N i ＧZ n 合金电极放入１m o l /L 的K OH 溶液中,在合适的电位下,将合金中的Z n 溶解掉,从而获得厚度为８μm ,平均孔径大小为７００n m的多孔镍电极,大大提高了电极的比表面,降低了析氢过电位.２０１４年西北工业大学C h e n 教授[２８],采用电沉积法在铜基上电沉积N i ＧC u 合金,利用循环伏安法,在电位为０．１６V 时选择溶解N i ＧC u 合金中部分C u ,形成多孔结构的N i ＧC u 合金电极,并将多孔合金电极放入０．１m o l /L 的N i C l ２溶液中水解２h ,最终获得多孔N i (OH )２/N i ＧC u 合金电极,通过阴极析氢极化曲线和交流阻抗实验,结果发现多孔N i (O H )２/N i ＧC u 合金电极的析氢过电位和析氢阻抗均最小,具有很好电催化析氢活性.图１㊀多孔镍电极的制备原理示意图[２７]F i g １S c h e m a t i c i l l u s t r a t i o no f p r e p a r i n gpo r o u sN i e l e c t r o d e s ３．１．３㊀氢气泡模板移除电沉积法为进一步简化步骤,避免移除模板的过程,人们采用以动态氢气泡为模板,在高电流密度下电沉积合金电极的同时,析出大量氢气泡,在电极表面形成多孔结构.２００６年浙江师范大学牛振江教授[２９],在大的阴极电流密度下,成功地以氢气泡为模板,以铜片为基底电沉积制备出多孔镍薄膜电极,并讨论了电流密度㊁温度以及镀液的组成对多孔镍电极的孔径大小,孔径分布以及孔径形状的影响,最终获得比表面大,孔径率高的三维多孔镍薄膜电极,具有较好的电催化析氢活性.２０１２年西班牙H e r r a n z 教授课题组[３０],以A I S I ３０４不锈钢为基底,在大的电流密度条件下,电沉积金属铜的同时大量氢气被析出,以氢气泡为动态模板,气泡脱离电极表面,而留下空位形成多孔结构,获得多孔铜电极,然后在铜上电沉积镍,最终获得多孔析氢镍电极,其原理如图２所示,结果发现多孔镍电极具有三维多孔结构,且孔隙率高.在３０％的K O H 溶液中进行电解析氢实验,通过极化曲线和交流阻抗比较多孔镍电极和镍电极的电催化析氢活性,结果发现三维多孔析氢镍电极具有很好的电催化析氢活性,主要原因是由于大的电极比表面积降低了析氢交换电流密度.３００９０杜晶晶等:电解水析氢电极材料的研究新进展图２㊀氢气泡为动态模板制备三维多孔镍电极的原理示意图[３０]F i g ２S c h e m a t i c i l l u s t r a t i o no f t h e f o r m a t i o n p r o c e s s o f t h e３D m a c r o po r o u sN i e l e c t r o d e sw i t h g a s b u b b l e s a s ad y n a m i c t e m p l a t e ３．２㊀复合电极复合电极,主要分为两种,一种是在电镀液中加入一种或多种非水溶性的固体微米或纳米颗粒,使其均匀的夹杂到金属镀层中,形成复合镀层,可以大大增大电极的比表面积,有利于氢的吸附和脱附,降低析氢过电位;另一种是以近年来发展迅速的比表面极大的多级孔材料为骨架,在多级孔材料上原位合成或者均匀负载上电催化活性好的纳米金属或化合物颗粒,形成多级孔高活性纳米复合颗粒,然后将其用于修饰电极,制备出高活性电催化析氢电极,由于多级孔极大的比表面和相互连通的电子转移骨架,为析氢电极提供大量的电催化活性位点,大大降低了析氢过电位和交换电流密度,提高电解水的效率.３．２．１㊀微米或纳米颗粒复合电极随着近年来许多新纳米材料的出现,关于这方面的报道较多,通常选用本身具有较好电催化析氢活性的微米或纳米颗粒,如氧化锆颗粒㊁碳化钨颗粒㊁二硫化钼颗粒㊁纳米钯颗粒㊁纳米金颗粒㊁纳米二氧化钛颗粒㊁纳米氧化铝颗粒等,通过复合电沉积方法将这些颗粒均匀分散地镶嵌在合金的表面,不仅提高电极的比表面,而且可以在电极表面获得许多电催化析氢活性的位点,进一步提高电极材料的析氢催化活性.２０１３年华东理工大学的陈爱萍教授课题组[３１],将球形纳米T i O ２颗粒㊁无定形T i O ２纳米管以及定形T i O ２纳米管对镍电极进行修饰,分别得到T i O ２N P ㊁T i O ２N T A 和T i O ２RN T３种电极,并将３种电极放入３０％N a O H 溶液中进行电解,比较３种电极的电催化析氢活性,结果发现改性后的３种电极与传统的镍电极相比,电催化析氢活性均有较大的提高,而且T i O ２NT A 的电催化析氢活性最强,与镍电极相比,制氢的效率提高了１３９％.２０１３年哈尔滨工业大学L i 教授课题组[３２],采用复合电沉积法,在N i ＧS 电镀液中加入微米或纳米的二氧化铈颗粒,制备出N i ＧS /C e O ２析氢复合电极,通过极化曲线探讨了C e O ２颗粒的大小以及浓度对N i ＧS 镀层的表面形貌,晶体结构,成分含量以及电催化析氢活性,结果发现当镀液中微米的C e O ２颗粒浓度为１０g /L 时,复合电极的电催化活性最好,而且C e O ２颗粒的加入,不仅提高合金电极的有效比表面积,而且有利于硫脲吸附在镀层表面,促进硫脲的放电,导致镀层中S 的含量提高,N i ＧS 合金晶粒细化,与N i ＧS 电极相比电催化析氢活性提高了２．２倍.图３㊀纳米多孔M o S ２/MG F 复合电极的表面形貌㊁孔径分布以及电催化析氢极化曲线图F i g ３T E Mi m a g e s p o r e s i z e d i s t r i b u t i o n a n d p o l a r i z a t i o n c u r v e s o f n a n o p o r o u sM o S ２/MG Fc o m p o s i t e e l e c t r o d e f o r h y d r o ge ne v o l u t i o n ４００９０２０１５年第９期(４６)卷３．２．２纳米多级孔复合电极关于纳米多级孔复合电极的报道较少,由于其比表面很大,电极表面的活性位点多,而且操作简单成为最近研究的热点,是一个新的复合电极发展领域.如复旦大学刘宝红教授课题组[３３Ｇ３４],以氧化石墨烯片为前驱体,孔径大小为２４．５n m的甲基纤维化二氧化硅颗粒为模板,制备出比表面达８１９m２/g,孔径大小为２５n m的介孔泡沫石墨烯(MG F),然后在二甲基酰胺溶液中,以(N H４)２M o S４为M o S２的前驱体,采用水热法制备出M o S２/MG F复合颗粒,将复合颗粒置于０．５m o l/L的H２S O４溶液中,采用线性扫描法,将M o S２/MG F复合颗粒沉积在玻碳电极上,制备出纳米多级孔析氢电极.通过高倍T E M观察M o S２/MG F 复合颗粒,如图３所示,发现M o S２/MG F颗粒的表面为多级孔结构,孔径大小为２０．６n m,且M o S２颗粒均匀分散在MG F的表面,且大小为２n m,这大大增加了复合颗粒的活性位点,通过极化曲线比较M o S２/ MG F㊁M o S２/M C N S㊁M o S２/G r a p h e n e修饰玻碳电极与裸玻碳电极的电催化析氢活性,发现M o S２/MG F修饰玻碳电极的电催化析氢活性远大于其它电极.４㊀结㊀语从能量因素和几何因素角度出发,研究工作者提出的多种制备析氢电极材料的新思路和新方法,但都有其优缺点,有的电极材料制备工艺太复杂,不易于工业化生产,有的电极材料的价格较昂贵,有的电极材料电催化活性不理想等制约了电解水工业制氢的发展.随着材料科学技术的发展,尤其是大比表面的纳米多级孔材料的出现,结合复合电镀技术制备出纳米多级孔复合合金电极,该电极不仅具有大的比表面,而且合金电极本身具有较好的电催化活性,为析氢电极材料的发展提供新研究思路.另外,为进一步提高纳米多级孔复合电极的电催化析氢活性,有研究工作者提出在纳米多级孔二氧化硅颗粒中负载贵金属钯㊁铂㊁金等,进一步提高电极的活性位点,从而提高电极电催化析氢活性,这方面的研究将是今后研究工作的重点之一,相信不远的将来能够为实现低能耗㊁高效率电解制氢提供技术支持和理论指导.参考文献:[１]㊀L u oBP,G o n g ZQ,R e nBY,e t a l．H i g h c a t a l y t i c a c t i vＧi t y f o r h y d r o g e ne v o l u t i o na n ds t a b i l i t y o fn a n o c r y s t a l l i n eN iＧF eＧC oＧM o a l l o y[J]．J o u r n a l o fF u n c t i o n a lM a t e r i a l s,２００６,３７(６):９４０Ｇ９４３．[２]㊀S o n g LJ,M e n g H R,W uJL．C a t a l y t i c a c t i v i t y o f e l e cＧt r o d e p o s i t e da m o r p h o u sN iＧF eＧPc o a t i n g f o rh y d r o g e neＧv o l u t i o nr e a c t i o n[J]．J o u r n a lo fF u n c t i o n a l M a t e r i a l s,２０１０,４１(２):３１８Ｇ３２０．[３]㊀Y u a nTC,L iRD,L i u HJ,e t a l．I n v e s t i g a t i 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eＧPa n dF eＧPＧP t c oＧd e p o s i t s a sh y d r o g e ne l e c t r o d e s i na l k a l i n e s oＧl u t i o n[J]．J o u r n a l o f P o w e r S o u r c e s,２００１,１０３(１):１４７Ｇ１４９．[８]㊀S h a f i aHF,T h a r a m a n i CN,A h m e dM F,e t a l．E l e c t r oＧc h e m i c a ls y n t h e s i so f F eＧM o a nd F eＧM oＧP ta l l o y sa n dt h e i r e l e c t r o c a t a l y t i ca c t i v i t y f o r m e t h a n o lo x i d a t i o n[J]．J o u r n a l o fP o w e r S o u r c e s,２００７,１６７:１８Ｇ２４．[９]㊀S o n g LJ,M e n g H M．E f f e c t o f c a r b o n c o n t e n t o nN iＧF eＧCe l e c t r o d e sf o rh y d r o g e ne v o l u t i o nr e a c t i o ni ns e a w a t e r[J]．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fH y d r o g e nE n e r g y,２０１０,３５:１００６０Ｇ１００６６．[１０]㊀Y a n g J,W uZD．A c t i v i t y r e s e a r c ho nh y d r o g e ne v o l uＧt i o no f N iＧM oa l l o y e l e c t r o d e[J]．C h i n e s eJ o u r n a lo fR a r eM e t a l s,１９９８,２２(４):２５１Ｇ２５６．[１１]㊀W e iH X,Z h o uZF,L vDF,e t a l．P u l s e p l a t i n g o fN iＧM o a l l o y e l e c t r o d e s f o r h y d r o g e n e v o l u t i o n[J]．S h i p S c iＧe n c e a n dT e c h n o l o g y,２０１１,３３(９):１２４Ｇ１２７．[１２]㊀V i j a y a k u m a rJ,M o h a nS,K u m a rS A,e t a l．E l e c t r oＧd e p o s i t i o no fN iＧC oＧS na l l o y f r o mc h o l i n e c h l o r i d eＧb a s e dd e e p e u t e c t i c s o l v e n t a n dc h a r a c t e r i z a t i o na sc a t h o d e f o rh y d r o g e ne v o l u t i o n i na l k a l i n es o l u t i o n[J]．I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a l o fH y d r o g e nE n e r g y,２０１３,３８:１０２０８Ｇ１０２１４．[１３]㊀H a m DJ,G a n e s a nR,L e e J S．T u n g s t e n c a r b i d em i c r oＧs p h e r ea sa ne l e c t r o d ef o rc a t h o d i ch y d r o g e ne v o l u t i o nf r o m w a t e r[J]．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fH y d r og e nE n e rＧg y,２００８,３３:６８６５Ｇ６８７２．[１４]㊀Q u a i n o P,S a n t o s E,W o l f s c h m i d t H,e ta l．T h e o r y m e e t se x p e r i m e n t:e l e c t r o c a t a l y s i so fh y d r o g e n o x i d aＧt i o n/e v o l u t i o na tP dＧA u n a n o s t r u c t u r e s[J]．C a t a l y s i sT o d a y,２０１１,１７７:５５Ｇ６３．[１５]㊀H u s i n H,S u W N,P a nCJ,e t a l．P d/N i Oc o r e/s h e l l n a n o p a r t i c l e s o nL a０．０２N a０．９８T a O３c a t a l y s t f o rh y d r o g e ne v o l u t i o nf r o m w a t e r a n d a q u e o u sm e t h a n o l s o l u t i o n[J]．I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo f H y d r o g e n E n e r g y,２０１３,３８:１３５２９Ｇ１３５４０．[１６]㊀S m i l j a n i c/M,S r e j i c/I,G r g u rB,e t a l．C a t a l y s i so fh yＧd r o ge ne v o l u t i o no nd if f e r e n tP d/A u(１１１)n a n o s t r u cＧt u r e si n a l k a l i n e s o l u t i o n[J]．E l e c t r o c h i m i c a A c t a,２０１３,８８:５８９Ｇ５９６．[１７]㊀S m i l j a n i c/M,S r e j i c/I,G r g u rB,e t a l．H y d r o g e ne v o l uＧ５００９０杜晶晶等:电解水析氢电极材料的研究新进展t i o no nA u(１１１)c a t a l y z e db y r h o d i u mn a n o i s l a n d s[J]．E l e c t r o c h e m i s t r y C o mm u n i c a t i o n s,２０１３,２８:３７Ｇ３９．[１８]㊀S a f a v iA,K a z e m i S H,K a z e m iH．E l e c t r o c a t a l y t i cb eＧh a v i o r s o f s i l v e rＧp a l l a d i u mn a n o a l l o y sm o d i f i e d c a r b o n iＧo n i c l i q u i de l e c t r o d e t o w a r d s h y d r o g e n e v o l u t i o n r e a c t i o n[J]．F u e l,２０１４,１１８:１５６Ｇ１６２．[１９]㊀D o mín g u e zＧC r e s p o M A,T o r r e sＧH u e r t aA M,B r a c h e tＧt iＧS i b a j aB,e t a l．E l e c t r o c h e m i c a l p e r f o r m a n c eo fN iＧR E(R E＝r a r ee a r t h)a se l e c t r o d e m a t e r i a l f o rh y d r o g e neＧv o l u t i o nr e a c t i o ni na l k a l i n e m e d i u m[J]．I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a l o fH y d r o g e nE n e r g y,２０１１,３６:１３５Ｇ１５１[２０]㊀S a n t o sD M F,S e q u e i r aCAC,M a c c iòD,e t a l．P l a t i n uＧm e r a r e e a r t he l e c t r o d e sf o rh y d r o g e ne v o l u t i o ni na l k aＧl i n ew a t e r e l e c t r o l y s i s[J]．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fH yＧd r o ge nE n e r g y,２０１３,３８:３１３７Ｇ３１４５[２１]㊀R a o o f J B,O m r a n i A,O j a n i R,e t a l．P o l y(NＧm e t h y l a n iＧl i n e)/n i c k e lm o d i f i e dc a r b o n p a s t ee l e c t r o d ea sa ne f f iＧc i e n t a nd c he e p e l e c t r o d ef o r e l e c t r o c a t a l y t i c o x i d a t i o no ff o r m a l d e h y d e i n a l k a l i n em e d i u m[J]．J o u r n a l o f E l e c t r oＧa n a l y t i c a l C h e m i s t r y,２００９,６３３:１５３Ｇ１５８．[２２]㊀C o r t eD A D,T o r r e sC,C o r r e aPDS,e t a l．T h e h y d r oＧg e ne v o l u t i o n r e a c t i o no nn i c k e lＧp o l y a n i l i n e c o m p o s i t e eＧl e c t r o d e s[J]．I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo f H y d r o g e n E n e rＧg y,２０１２,３７:３０２５Ｇ３０３２．[２３]㊀Z h u oJ Q,W a n g T Y,Z h a n g G,e ta l．S a l t so fC６０(OH)８e l e c t r o d e p o s i t e do n t oa g l a s s y c a r b o ne l e c t r o d e:s u r p r i s i n g c a t a l y t i c p e r f o r m a n c e i nt h eh y d r o g e ne v o l uＧt i o n r e a c t i o n[J]．A n g e w a n d t eC h e m i e I n t e r n a t i o n a l E d iＧt i o n,２０１３,５２,１０８６７Ｇ１０８７０．[２４]㊀C h e nL M,C h e nFC,L iW J,e t a l．S t u d y o ne l e c t r oＧd e p o s i t i o n p r o c e s s o f n i c k e lＧm o l y b d e n u mＧc o b a l t a l l o yf o a ma sh y d r og e ne v o l u t i o ne l e c t r o d e[J]．E l e c t r o p l a t i n g&F i n i s h i n g,２０１０,２９(８):１Ｇ３．[２５]㊀R a m i r e zD,B a r t l e t tP,A b d e l s a l a m M,e ta l．E l e c t r oＧc h e m i c a l s y n t h e s i so fm a c r o p o r o u sz i n co x ide l a y e r sb ye m p l o y i n g h y d r o g e n p e r o x i d ea so x y g e n p r e c u r s o r[J]．P h y s i c aS t a t u s S o l i d i(A)A p p l i c a t i o n sa n d M a t e r i a l sS c i e n c e,２００８,２０５(１０):２３６５Ｇ２３７０．[２６]㊀H e r r a i zＧC a r d o n aI,G o n zál e zＧB u c hC,V a l e r oＧV i d a lC,e t a l．C oＧm o d if i c a t i o no fN iＧb a s e d t y p eR a n e y e l e c t r o d eＧp o s i t s f o rh y d r o g e ne v o l u t i o nr e a c t i o ni na l k a l i n e m e d i a[J]．J o u r n a l o fP o w e r S o u r c e s,２０１３,２４０:６９８Ｇ７００．[２７]㊀C a i J,X uJ,W a n g J M,e t a l．F a b r i c a t i o no f t h r e eＧd iＧm e n s i o n a l n a n o p o r o u sn i c k e l f i l m s w i t ht u n a b l en a n o p oＧr o s i t y a n dt h e i re x c e l l e n te l e c t r o c a t a l y t i ca c t i v i t i e sf o rh y d r o g e ne v o l u t i o n r e a c t i o n[J]．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fH y d r o g e nE n e r g y,２０１３,３８:９３４Ｇ９４１．[２８]㊀Y i nZ W,C h e nFY．E l e c t r o c h e m i c a l l y f a b r i c a t e dh i e r a rＧc h i c a l l yp o r o u sN i(OH)２/N i C ue l e c t r ode sf o rh y d r og e ne v o l u t i o n r e a c t i o n[J]．E l e c t r o c h i m i c aA c t a,２０１４,１１７:８４Ｇ９１．[２９]㊀N i uZJ,S u nY F,C h e nD,e t a l．E l e c t r o d e p o s i t i o no f p o r o u s n i c k e l f i l m s u s i n g h y d r o g e nb u b b l e s a s a t e m p l a t e[J]．C h i n e s eJ o u r n a l o f I n o r g a n i cC h e m i s t r y,２００６,２２(５):９３０Ｇ９３４．[３０]㊀H e r r a i zＧC a r d o n a I,O r t e g aE,V a z q u e zＧG o m e zL,e t a l．D o u b l eＧt e m p l a t e f a b r i c a t i o no f t h r e eＧd i m e n s i o n a l p o r o u sn i c k e l e l e c t r o d e s f o r h y d r o g e n e v o l u t i o n r e a c t i o n[J]．I nＧt e r n a t i o n a lJ o u r n a l o f H y d r o g e n E n e r g y,２０１２,３７:２１４７Ｇ２１５６．[３１]㊀H eH B,C h e nA P,L v H,e t a l．F a b r i c a t i o no fT i O２f i l m w i t hd i f f e r e n tm o r p h o l og i e so nN i a n o d e a n da p p l iＧc a t i o n i n p h o t o a s s i s t ed w a te re l e c t r o l y s i s[J]．A p p l i e dS u r f a c eS c i e n c e,２０１３,２６６,１２６Ｇ１３１．[３２]㊀Z h e n g Z,L iN,W a n g C Q,e t a l．E l e c t r o c h e m i c a l s y nＧt h e s i so fN iＧS/C e O２c o m p o s i t ee l e c t r o d e sf o rh y d r o g e ne v o l u t i o n r e a c t i o n[J]．J o u r n a l o fP o w e rS o u r c e s,２０１３,２３０:１０Ｇ１４．[３３]㊀L i a oL,Z h uJ,B i a nXJ,e t a l．M o S２f o r m e do n m e s oＧp o r o u s g r a p h e n e a s ah i g h l y a c t i v e c a t a l y s t f o rh y d r o g e ne v o l u t i o n[J]．A d v a n c e d F u n c t i o n a l M a t e r i a l s,２０１３,２３:５３２６Ｇ５３３３．[３４]㊀B i a nXJ,Z h u J,L i a oL,e t a l．N a n o c o m p o s i t e o fM o S２o no r d e r e dm e s o p o r o u s c a r b o nn a n o s p h e r e s:a h i g h l y a cＧt i v e c a t a l y s t f o r e l e c t r o c h e m i c a l h y d r o g e ne v o l u t i o n[J]．E l e c t r o c h e m i s t r y C o mm u n i c a t i o n s,２０１２,２２:１２８Ｇ１３２．T h e p r o g r e s s o f r e s e a r c ho n t h e e l e c t r o d em a t e r i a l s f o r h y d r o g e ne v o l u t i o n i nw a t e r e l e c t r o l y s i sD UJ i n g j i n g１,L IN a２,X UJ i a n x i o n g１,X U L i j i a n１(１．C o l l e g e o f P a c k a g i n g a n d M a t e r i a l sE n g i n e e r i n g,H u n a nU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y,Z h u z h o u４１２００８,C h i n a;２．C o l l e g e o fM e t a l l u r g y E n g i n e e r i n g,H u n a nU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y,Z h u z h o u４１２０００,C h i n a)A b s t r a c t:T h em a i nm e t h o d t o p 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t e r i a l;e l e c t r o c a t a l y t i c a c t i v i t y;p o r o u s e l e c t r o d e ６００９０２０１５年第９期(４６)卷。
电解水制氢方式的原理及研究进展张国靖
电解水制氢方式的原理及研究进展张国靖发布时间：2021-09-30T06:24:49.467Z 来源：《防护工程》2021年14期作者：张国靖[导读] 本文主要分析了当前国内外碱性电解水制氢技术的发展现状，通过三大领域集中解决的降低电极在反应过程中的过电位问题进行分析和总结。
基于我国电解水发展现状，重点剖析了碱性电解水制氢技术发展的瓶颈，针对性指出了未来发展趋势。
张国靖滨化集团股份有限公司摘要：本文主要分析了当前国内外碱性电解水制氢技术的发展现状，通过三大领域集中解决的降低电极在反应过程中的过电位问题进行分析和总结。
基于我国电解水发展现状，重点剖析了碱性电解水制氢技术发展的瓶颈，针对性指出了未来发展趋势。
关键词：氢能；电解水；绿色能源推动能源结构改革，实现能源的低碳化、清洁化是我国可持续发展的必经之路。
氢能可通过太阳能、风能和电能等清洁能源分解水获取，唯一燃烧产物——水可以实现与氢之间的循环利用，应用前景受到学界重视。
当前，工业常用制氢方法按其原料可分为有机物分解制氢、NH3反应制氢、生物质制氢和水解制氢等，因此氢能供应为非间断式，波动性小，有别于其他能源。
此外，氢能的能量密度极高，在同等质量下，氢气在燃烧过程中所释放的能量高于其他任何一种燃料所释放的能量。
据国际可再生能源机构（IRENA）统计，全球范围内所有的氢气制备方法中，2018年从终端产生的热值来分析，通过天然气制取氢气的总热量占比最高，达到48%;其次是通过石油气化制取氢气，占比30%;通过煤气化制取氢气排第三，占比18%;电解水制取氢气仅占比4% [2]。
从国内情况来看，电解水制取氢气的规模占比约为3%。
但现有多数制氢技术都会造成大量的二氧化碳排放，而电解水制取氢气技术立足于未来碳中性乃至负碳，且技术相对成熟。
随着可再生能源尤其是太阳能和风能的成本下降，国际上越来越关注电解水制氢。
1 电解水制氢方式的基本原理在电极两端施加足够大的电压时，水分子将在阳极发生氧化反应产生氧气，在阴极发生还原反应产生氢气。
电解水制氢电极材料的研究进展
电解水制氢电极材料的研究进展摘要：氢气作为新型可再生能源，在航空航天、电子电器等工业领域及人类生活中占据重要的地位。
目前，对水进行电催化分解是大规模制氢的重要途径。
在电解水制氢方面，电极材料的催化性能是关键因素。
引言随着经济社会的发展，能源需求量越来越大。
煤、天然气、石油等化石燃料属于传统能源，越用越少，总有枯竭的那一天，因此开发出供应稳定、使用高效的新能源迫在眉睫，该研究具有重要的社会意义。
氢气属于二次能源，具有燃烧热值高、清洁无污染、应用范围广等特点，在航空航天、电子电器等工业领域及人类生活中占据重要的地位，在燃料动力方面具有不可替代的作用。
目前，制氢的方法主要有煤气化法、蒸汽转化法及电解水法等。
其中，电解水法是最易大规模应用的制氢方法，且所用设备简单，制备过程无污染，制备的氢气纯度较高。
实现大规模电解水制氢的关键是降低电解能耗，因此开发出具有较低析氢电位的电极材料一直是科学家奋斗的目标，它也是一个研究的热点。
目前，应用于催化制氢的电极材料主要有过渡金属氧化物及其化合物，如磷氧化物及含硫化合物等（Ni2P、FeP、MoS2）；还有金属合金材料，如镍的二元、三元合金（Ni-Mo、Ni-Mo-Ge）；还有碳基底复合材料，如一维材料碳纳米管和二维平面材料氧化石墨烯（包括新型二维平面材料MXene）等。
科学家们采用物理方法和化学方法对电极材料进行复合和改性，在理论研究和实验应用中逐步提高电极材料的活性位点，为实现大规模电解水制氢提供了坚实的理论基础和可靠的实验依据。
本文就常见的几种催化电极材料在电解水制氢中的研究与应用进行简单的综述和探讨。
1金属镍及其合金催化剂镍及镍的二元、三元合金因具有较低的析氢电位，故在电解水制氢领域具有较高的研究和应用价值。
目前，工业电解水制氢过程中应用较为广泛的电极材料是镍合金，尤其是Ni-Mo和Ni-Co合金。
随着对阴极材料的不断开发及应用，Ni-Co-P、Ni-Mo-Ge、Ni-Co-Si-B等三元、四元合金逐渐受到人们的关注。
电解水制氢技术的研究进展
电解水制氢技术的研究进展在近年来，随着全球气候变化的日益严峻，研究和开发新能源已成为各国的重要议题之一。
其中，水分解制氢技术成为了一个备受瞩目的领域。
电解水制氢技术便是其中一大研究重点。
本文将介绍此技术的研究历程、当前的发展状况以及未来前景。
1.技术研究的起步电解水制氢技术的历史可以追溯至近两个世纪前。
1839年，英国科学家威廉·格罗夫发现了水电解过程中生成氢和氧气的现象。
此后，各国科学家纷纷介入研究其中的反应机理，并提出新的水电解方式。
其中，可溶性高分子电解质制氢技术的提出至今在该领域具有特殊地位。
1912年，美国化学家塞缪尔·普特欧发现了以磺酸为电解质的可溶性高分子电解质制氢技术，这项发现为电解制氢技术的开发和应用奠定了基础。
到20世纪50年代，电解水制氢被应用于实际生产，并逐渐成为一种常用的制氢方式。
2.当前的发展状况随着全球对新能源的需求不断增加，电解水制氢技术也得到了广泛的关注和研究。
与传统制氢方式相比，电解水制氢技术具有更为显著的环保、能源高效等优势。
许多国家和地区纷纷投资于该技术的开发和应用。
当前，电解水制氢技术的主流研究方向主要集中在两个方面：（1）电解质的研究和开发可溶性高分子电解质是电解制氢技术最核心的技术之一。
目前，可溶性高分子电解质已成为电解水制氢的主要方法之一。
可溶性高分子电解质的研究方向主要集中在分子层面的设计和合成。
同时，还要考虑电解质的导电、稳定性、透过电荷及易于制备等多个方面。
（2）电极的设计和研发电极是电解制氢过程中最为重要的元件。
当前电解制氢过程中主要采用的电极有钼、铜、金、钯和镍等。
最近几年，以钯、铝、不锈钢、金银等合金为基础的电极材料，正在被研究开发。
这些新型材料具有良好的耐腐蚀能力和导电性能，能够更有效地降低电解反应的能耗。
3.未来的前景尽管电解水制氢技术在近两个世纪中的技术发展已经相当成熟，但是仍然存在一些问题需要解决。
此外，新型制氢方式的突破也让电解水制氢面临着一定的压力与挑战。
电解水制氢技术的研究现状与展望
电解水制氢技术的研究现状与展望作为一种清洁、可再生的能源，氢气在未来的能源领域中具有非常广阔的前景。
而水是氢气的最主要来源，因此，电解水制氢技术在氢气能源技术发展中具有非常重要的地位。
本文将就电解水制氢技术的研究现状与展望进行讨论。
一、电解水制氢的基本原理电解水制氢是利用电能将水电解成氢气和氧气的一种技术。
具体来说，将按一定质量比混合好的水和电解质置于电解槽中，通过外加电压作用于电极，使水分子电离成H+和OH-，在电极上H+和e-发生还原反应生成氢气，OH-和e-发生氧化反应释放出氧气，进而实现水分解反应。
电解水制氢技术分为碱性电解、酸性电解和固体氧化物燃料电解三种类型。
其中，碱性电解是目前最成熟的技术之一，而固体氧化物燃料电解由于具有高效、稳定、长寿命等特点，在未来的能源领域中具有非常重要的应用前景。
二、电解水制氢技术的研究现状1、碱性电解技术碱性电解技术是迄今为止应用最为广泛的电解水制氢技术。
其优点在于操作简单、工作稳定、制氢效率高、投资成本低等，并且与可再生能源结合，使其具备了广阔的应用前景。
目前，国内外已经建立了相应的制氢装备和研究平台，如德国的高温强化碱性电解水制氢技术、日本的燃料电池汽车、中国的各大工程示范平台等，为后续开展碱性电解技术的规模化应用提供了技术支撑。
2、酸性电解技术酸性电解技术与碱性电解技术相比较，在反应条件上更加温和。
同时，在材料成本上也更加低廉。
但其相对碱性电解技术而言的制氢效率偏低。
3、固体氧化物燃料电解技术固体氧化物燃料电解技术（SOEC）是最新的电解水制氢技术。
传统的电解制氢过程一般要通过外加电流提供能量，而SOEC技术则利用热能来提供分解水的能量，具有自然能量内部循环和转化、连续在线制氢、能量密度大、热电耦合等显著优势。
SOEC 与燃料电池技术结合后，还能实现能源的可逆转换，即通过还原氧气来产生电能。
三、电解水制氢技术的未来展望虽然电解水制氢技术目前存在着制氢成本高、电极稳定性差等问题，但随着制氢装备和氢能技术的不断发展，相信这些问题总会得到更好的解决。
电解水制氢材料研究进展
电解水制氢材料研究进展
电解水制氢的基本原理
水分子是由氢原子和氧原子组成的，水分子可以通过电解分解成氢气和氧气。
在电极
表面，产生了电荷分离，负电荷（即阴离子）被吸引到阳极，正电荷（即阳离子）被吸引
到阴极，水分子也会被分解成氧气和氢气。
通常电解水制氢需要两个电极，一个是阴极，
一个是阳极，阴极所在的位置称为电解槽的“还原”区域，阳极所在的位置称为电解槽的“氧化”区域。
1. 铂族金属催化剂
传统上，铂族金属催化剂（如铂和钯）是制氢的主要催化剂。
然而，铂族金属催化剂
的高成本和稀有性质限制了其在大规模应用中的使用。
为了克服这些限制，研究人员开始
寻找更廉价的替代品。
目前，非铂金属对电解水制氢催化剂的研究一直是一个热门领域。
其他催化剂，如镍、铁、钼和钨，已成为非铂金属催化剂中的主要代表。
3. 反应器设计和电解槽结构
改进反应器和电解槽的设计可提高电解水制氢的效率和稳定性。
目前，研究人员已经
开发出一些新型电解槽，如流体电解槽、微观电解槽和针阵列电解槽等，这些结构都能有
效提高电解水制氢的效率和稳定性。
结论
电解水制氢技术是一种高效、低成本的制氢方式，可以有效实现清洁、可持续能源。
在未来，为了进一步提高电解水制氢的效率和降低成本，研究人员需要不断创新和完善制
氢材料和电解槽的设计。
电解水制氢材料研究进展
电解水制氢材料研究进展电解水制氢是一种利用电力将水分解为氢气和氧气的方法。
它被广泛研究和应用于氢能源的生产和储存领域。
目前，有许多不同的材料被用于电解水制氢的阳极和阴极，以提高效率和降低成本。
在阳极方面，铂金是目前最常用的材料，因为它具有良好的催化活性和稳定性。
铂金是一种昂贵的金属，限制了大规模应用的发展。
为了降低成本，许多研究人员做出了努力，寻找替代材料。
碳材料如碳纳米管和石墨烯是常见的替代选项，因为它们具有良好的导电性和催化活性。
一些过渡金属化合物如氧化铝和氧化钇也被研究用于阳极材料。
这些材料在催化分解水的还具有抗腐蚀和高稳定性的特点。
在阴极方面，铂金也是最常用的材料，因为它可以有效地减少氧气还原反应的能量损耗。
由于成本和稀缺性的问题，许多研究人员开始寻找替代材料。
金属材料如镍和钼可以替代铂金作为阴极材料，但由于它们的催化活性较低，需要进一步改进。
其他替代材料如钴钌合金和镍钌合金也被研究，并显示出良好的催化活性和稳定性。
除了阳极和阴极材料的研究，还有一些其他的改进策略被提出，以提高电解水制氢的效率和降低成本。
改进电解池结构和设计，优化电解液组成和浓度，以及提高电解过程中的传质和传导效率。
结合不同的电解水制氢技术，如碱性电解水和酸性电解水，也被研究，以寻找最佳的制氢方法。
电解水制氢的材料研究取得了显著的进展。
不断寻找替代材料和改进电解水制氢的各个方面将进一步推动这一技术的发展，并促使其在氢能源产业中的广泛应用。
希望通过这些努力，能够实现可持续和高效的氢能源生产和利用。
电解水制氢电极材料
电解水制氢电极材料一、引言随着能源危机和环境问题的日益突出，清洁能源的开发与利用成为全球共同关注的焦点。
其中，水电解制氢技术由于其高效、环保的特点成为了制氢的新趋势。
而作为关键的电解水制氢装置中，电解水制氢电极材料的研发与应用则成为了当前研究的热点。
二、电解水制氢电极材料的重要性电解水制氢过程中，电极是关键组成部分之一。
优秀的电解水制氢电极材料能够有效提高水的电解效率，降低能量消耗，并且具有长寿命、高稳定性等特点。
因此，研究和发展电解水制氢电极材料对于促进水制氢技术的发展至关重要。
三、电解水制氢电极材料的分类根据电极材料的不同，电解水制氢电极材料主要可分为以下几类：1. 金属电极金属电极是最常见的一类电解水制氢电极材料。
常见的金属电极材料有铂、镍、铜等。
金属电极具有导电性好、稳定性高等优点，但是其制备成本较高、催化活性不稳定等问题制约了其进一步应用。
2. 合金电极合金电极是金属电极的一种改良形式。
通过合金化可以在金属电极上调整成分，改善催化活性和稳定性。
常见的合金电极材料有镍合金、钴合金等。
合金电极相比于单一金属电极具有更好的催化活性和稳定性，但是制备工艺相对复杂，成本较高。
3. 无机复合材料电极无机复合材料电极是指将无机催化剂与导电材料相结合而成的电极。
常见的无机复合材料电极包括氧化物电极、氮化物电极等。
无机复合材料电极具有催化活性高、稳定性好等优点，但是成本相对较高，制备工艺相对复杂。
4. 有机材料电极有机材料电极是一类相对较新的电极材料。
常见的有机材料电极包括聚合物电极、碳纳米管电极等。
有机材料电极具有成本低、制备工艺简单的优点，但是其稳定性和催化活性相对较低。
四、电解水制氢电极材料的性能评价指标为了评价电解水制氢电极材料的优劣，常见的性能评价指标有以下几个方面：1. 催化活性电极材料的催化活性直接影响电解水制氢的效率。
催化活性越高，制氢效率就越高。
2. 稳定性电极材料的稳定性与其长期使用的能力有关。
电解水制氢材料研究进展
电解水制氢材料研究进展电解水制氢原理电解水制氢是通过将水分子分解为氢气和氧气的化学反应，然后将氢气收集起来作为能源。
这个反应涉及电化学过程，需要应用电势以提供反应的能量。
在电解水中，离子会向阳极和阴极移动，从而导致电解质中的水分解。
阴极反应：2H+ + 2e- → H2因此，电解水制氢需要电极作为催化剂，以增加反应速率和效率。
催化剂的结构和分类催化剂是电解水制氢反应中的关键因素之一。
目前，常用的电解水催化剂主要有贵金属和非贵金属两种。
一. 贵金属催化剂贵金属催化剂包括铂、钯、铱、钌等。
由于其高电催化活性、稳定性和长寿命等特点，在水解反应中发挥着重要的作用。
然而，高成本和短缺的问题限制了贵金属的应用。
研究人员正在寻求替代材料，以提高成本效益。
非贵金属催化剂包括金属氧化物、碳基材料、杂化材料等。
这些催化剂具有成本低、环保、可制备性强等优点，成为了电解水制氢的重要研究领域。
最近研究表明，非金属复合物比单一金属催化剂具有更好的催化活性和稳定性，受到了越来越多的研究关注。
当前研究进展目前，电解水制氢催化剂材料的研究主要集中在改善催化活性、提高反应速率和降低成本等方面。
以下是一些当前的研究进展：研究人员开发了一种用于制造高效非贵金属电解水催化剂的方法。
这种新型材料是由荧光纳米颗粒和过渡金属离子组成的，具有高催化活性和强稳定性。
二. 基于金属有机框架材料的催化剂金属有机框架材料（MOF）被广泛用于催化剂的制备。
研究人员发现，MOF材料具有多孔性、高表面积和可调控性，可以用于制备高效的非贵金属催化剂。
三. 基于高比表面积碳纳米管材料的催化剂碳纳米管具有高比表面积和优异的导电性能，可以作为催化剂的载体。
研究人员开发了一种碳纳米管/硫酸钼复合材料作为高效非贵金属催化剂，能够在低电位下实现高效制氢。
未来发展趋势随着能源可持续发展的趋势，电解水制氢技术将成为替代化石燃料的主要能源之一。
未来，探索制备廉价、高效、可持续的氢燃料催化剂是电解水制氢领域的一个热点问题。
电解水制氢的电极选择问题研究进展(精)
化工进展·512·CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2009年第28卷增刊电解水制氢的电极选择问题研究进展王璐1,2，牟佳琪1，侯建平1，张伟华1，沈颖莹1，姜颖2，李永峰1（1 上海工程技术大学化学化工学院，上海 201620；2 东北林业大学林学院，哈尔滨 150040）摘要：氢气能否作为燃料广泛使用，制氢技术方法的选择显得至关重要。
作为大规模生产氢气的途径，电解水制氢无疑是最可行且最成熟的技术。
然而，由于理论分解电压是不考虑任何损耗的最低电压，因此影响电能损失的主要因素是阳极过电位、阴极过电位和电阻电压降。
在设备基本不变的情况下，提高电解效率的主要途径就是降低阳极过电位和阴极过电位。
研究新型的析氧电极，选择适合的电极，提高水电解工艺中的电解效率，对于水电解氢气工业而言，无论从节能增效，还是从长远的解决能源短缺问题，都具有至关重要的实际意义。
关键词：电解水制氢；阳极过电位；阴极过电位；电能效率目前主要的制氢工艺包括：（1）以矿物燃料为原料制取氢气是当今获得氢气最主要的方法，制得的氢气主要作为化工原料，如生产合成氨、合成甲醇等。
（2）生物质可通过气化和微生物制氢。
（3）多种化工过程如电解食盐制碱工业、发酵制酒工艺、合成氨化肥工业、石油炼制工业等均有大量副产氢气。
（4）水电解制氢，是目前应用较广且比较成熟的方法之一。
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[1]。
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。
碱性电解水析氢电极的研究进展_张开悦
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2015年第34卷第10期・3680・化 工 进 展碱性电解水析氢电极的研究进展张开悦，刘伟华，陈晖，张博，刘建国，严川伟（中国科学院金属研究所，辽宁 沈阳 110016）摘要：电解水制氢将成为未来绿色制氢工业的核心技术。
研究新型阴极材料以有效降低阴极过电位，对降低电解水能耗和设备成本、提高生产稳定性和安全性，具有十分重要的现实意义。
本文主要对碱性水溶液电解制氢工业的析氢阴极材料进行综述。
围绕电极结晶结构设计和尺寸结构设计两个主要的电极发展方向，重点介绍了3类基于电沉积制备技术的Ni 基电极材料：合金析氢电极、复合析氢电极、多孔析氢电极。
分析了当前析氢电极在实验研发与工业应用中存在的问题。
指出采用电沉积法，制备催化活性更高且适用于工业电解环境的多元复合电极材料将是今后析氢电极发展的趋势。
关键词：电解；制氢；催化；析氢电极；电沉积中图分类号：O 646 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2015）10–3680–09 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2015.10.025Research progress in hydrogen electrode materials for alkaline waterelectrolysisZHANG Kaiyue ，LIU Weihua ，CHEN Hui ，ZHANG Bo ，LIU Jianguo ，YAN Chuanwei（Institute of Metal Research ，Chinese Academy of Sciences ，Shenyang 110016，Liaoning ，China ）Abstract ：Water electrolysis will become the core technology of environmental production for hydrogen industry in the future. It is very important to study new cathode materials for reducing the cathode overpotential. Because it not only can reduce energy consumption and the cost of water electrolysis ，but also can enhance the stability and safety of production. This paper mainly discusses the research status of hydrogen electrode materials for alkaline water electrolysis. Based on the major improvement of catalytic activity for hydrogen evolution reaction ，this paper mainly focuses on the electrodepositing preparation method for three kinds of nickel-based electrodes ，which are alloy hydrogen evolution electrode ，composite hydrogen evolution electrode ，and porous hydrogen evolution electrode. The existing problems on hydrogen evolution electrode in experimental research and industrial application are analyzed. In the end ，it is pointed out that the more catalytic activity and more stable electrochemical performance of multivariate composite electrodes based on electrodepositing preparation will be the future of hydrogen electrode development.Key words ：electrolysis; hydrogen production; catalysis; hydrogen evolution electrode; electrolytic deposition据统计，目前世界氢气的年产量约为1011～1012m 3，主要用于化学工业，尤以石化工业和氨合成法的氢气用量最大，而直接做能源的比例仅占22%。
电解水制氢材料研究进展
电解水制氢材料研究进展电解水是一种制备氢气的常见方法，通过电解水可以将水分解成氢气和氧气。
随着对清洁能源的追求和氢能源的发展，电解水制氢成为了一种备受关注的研究方向。
在过去的几年里，关于电解水制氢的材料研究取得了许多进展，为实现高效、低成本的氢能源生产提供了新的可能性。
本文将介绍一些关于电解水制氢材料研究的最新进展。
1. 电解水制氢的基本原理电解水制氢是利用外加电源将水分解成氢气和氧气的过程。
在电解水的过程中，需要使用电解池和电极材料。
通常情况下，电解池由阳极、阴极和电解质组成。
阳极和阴极分别通过外加电源的正负极连接，电解质是溶解在水中的电解质溶液。
当外加电源施加电压时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，从而使水分解成氢气和氧气。
2. 电解水制氢的材料需求在电解水制氢过程中，电极材料的选择对氢气产率和能源效率有很大影响。
理想的电解水制氢电极材料应具有良好的催化活性、电导率和稳定性。
电解水制氢材料的制备成本也是一个重要的考虑因素。
研究人员一直在寻求能够满足以上要求的新型电解水制氢材料。
3. 最新的电解水制氢材料研究进展近年来，许多研究人员在电解水制氢材料方面取得了重要的进展。
具有良好催化活性的过渡金属化合物备受关注。
钴酸钴钠材料被证明具有较高的催化活性和稳定性，可以有效地促进水的电解反应。
钴基双金属氧化物和贵金属合金催化剂也显示出很好的电解水制氢性能。
一些复合材料也表现出了良好的电解水制氢性能。
通过将纳米材料与多孔材料结合，可以提高电解水制氢催化活性和表面积，从而提高氢气产率。
石墨烯基复合材料、碳纳米管基复合材料和金属有机骨架材料等都被证明可以有效提高电解水制氢的效率。
4. 未来的发展方向未来的电解水制氢材料研究将主要集中在解决催化活性、稳定性和制备成本等方面的问题。
一方面，研究人员将继续寻求新型的高效催化材料，以提高氢气产率和能源效率。
研究人员也将尝试利用低成本的材料制备高性能的电解水制氢电极，从而降低氢能源生产的成本。
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电解水制氢的电极选择问题研究进展
作者：王璐， 牟佳琪， 侯建平， 张伟华， 沈颖莹， 姜颖， 李永峰
作者单位：王璐(上海工程技术大学化学化工学院,上海201620;东北林业大学林学院,哈尔滨150040)，牟佳琪,侯建平,张伟华,沈颖莹,李永峰(上海工程技术大学化学化工学院,上海,201620)，
姜颖(东北林业大学林学院,哈尔滨,150040)
刊名：
化工进展
英文刊名：CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS
年，卷(期)：2009,28(z1)
被引用次数：1次
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