电解水制氢

水电解制氢

水电解制氢就是一种较为方便得制取氢气得方法。在充满电解液得电解槽中通入直流电,水分子在电极上发生电化学反应,分解成氢气与氧气。

中文名水电解制氢

运用试剂碱性电解液或纯水

定律法拉第定律

1

其化学反应式如下:

①、碱性条件:

阴极:4H2O＋4e-=2H2↑＋４ＯH—

阳极:4OＨ-—4ｅ-=２Ｈ2O＋O2↑

总反应式:2H2O=2H２↑+ Ｏ2↑

②、酸性条件:

阳极:2H2O-4e－＝O2↑ +4Ｈ+

阴极: 4H＋+４e—＝2H２↑

反应遵循法拉第定律,气体产量与电流与通电时间成正比。

２

固体聚合物电解质,ＳPE电解水,最初用于向宇宙飞船或潜水艇供氧,或在实验室作为氢气发生器(可用于气体色谱)。核电大规模发展以后,人们利用SPＥ技术在用电低谷电解水产生氢,在供电高峰以SＰE氢—氧燃料电池向外供电,使之成为能量贮存转换装置通过直接电解纯水产生高纯氢气(不加碱),电解池只电解纯水即可产氢。通电后,电解池阴极产氢气,阳极产氧气,氢气进入氢/水分离器。氧气排入大气。氢/水分离器将氢气与水分离。氢气进入干燥器除湿后,经稳压阀、调节阀调整到额定压力(0。０2~0。４5Mpa可调)由出口输出。电解池得产氢压力由传感器控制在0.4５Mｐa左右,当压力达到设定值时,电解池电源供应切断;压力下降,低于设定值时电源恢复供电、

3

在氯碱工业中副产多量较纯氢气,除供合成盐酸外还有剩余,也可经提纯生产普氢或纯氢。像化工二厂用得氢气就就是电解盐水得副产

电解水

水(H2O)被直流电电解生成氢气与氧气得过程被称为电解水。电流通过水(H２O)时,在阴极通过还原水形成氢气(H2),在阳极则通过氧化水形成氧气(O2)、氢气生成量大约就是氧气得两倍。电解水就是取代蒸汽重整制氢得下一代制备氢燃料方法。

中文名

电解水

外文名

electｒolｙsis ｏf watｅr

含义

水(H2O)被电解生成氢气与氧气

方程式

2Ｈ2O——(通电)2H2↑+O2↑、

在酸性环境中,铂就是析氢反应得催化剂,几乎没有任何过电势以及非常小得塔菲尔斜率(电流增加10倍所需要得额外电压),就是几乎理想化得催化剂,但就是由于铂贵金属资源稀缺,科学家正在寻找一些廉价催化剂(过渡金属硫化物,碳化物以及磷化物)。氧化铱就是析氧反应得催化剂,但就是同样依赖于稀缺资源,同时由于高电位以及酸性环境,极少物质能能同时展现析氧反应催化活性与稳定性,所以目前为止还没有找到氧化铱得替代品。

在碱性环境中,铂与氧化铱依然就是很好得催化剂,但就是由于氧化物与氢氧化物在碱性环境得稳定性,能有更多低原子数过渡金属化物得选择。比如,镍基合金展现出了优良得析氢反应得催化活性与稳定性,镍铁基复合材料与一些钙钛矿材料展现出了优良得析氧反应得催化活性。[２]

工业应用及前景

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基于其高能量密度及零排放(不排放任何温室效应气体),氢气已被列为潜在得清洁能源燃料,同时氢燃料可以通过氢燃料电池得方式驱动各类电子设备及电驱动车、随着氢燃料得飞速发展,电解制氢也逐渐步入工业化取代传统得蒸汽重整制氢得方法来消除对天然气得依赖性同时又减少成本增加氢燃料纯度。

碱性电解水制氢

碱性电解水制氢

现有得工业化电解制氢方法主要有两种:碱性电解水制氢,聚合物电解质电解水制氢。前者通常使用较廉价得电极材料,但工作电流较低,镍钴铁复合材料作为阳极,镍基材料作为阴极,高浓度得氢氧化钠或氢氧化钾溶液作为电解液,工作温度为６０-8０度,工作电流为0。2—０。4 A/ｃm2,氢气产生量为〈7６0N m３/ｈ、后者由于酸性环境通常使用贵金属作为催化剂,但工作电流较高,氧化铱作为阳极,铂作为阴极,工作温度为５０-80度,工作电流为０。6－2、０Ａ/ｃｍ2,氢气产生量大约为30 N m３/h。

电解水工业化还处于发展阶段,仍有许多问题需要处理、比如,通常电解槽需要高纯度得淡水资源,直接用海水会导致电极腐蚀与效率降低,而电解海水得氯碱工业需要更高得电压来实现氢气得制备,如何实现电解海水将极大地推动电解水工业化得步伐。