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电解池电势高低的判断(电解池两极电势高低的判断方法)

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发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

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电解水是一种最具发展前景的、经济且环保的制氢方法，在使用可再生能源(太阳能、风能等)的情况下，电催化水分解有几个优点。一方面，它可以利用间歇可再生能源转化的电能提供持续的氢能源供应；另一方面，可以很容易地解决剩余可再生电力的存储问题。然而，电解水在氢气生产中所占的市场份额相对较小，主要因素是高能耗。电解水包括两个半电池反应，即HER和OER，为了降低高能耗，需要开发有效的催化剂来促进这两个反应的动力学。催化剂的存在可降低反应成本，提高制氢的动力学速率。贵金属催化剂虽然可以有效地促进析氢反应和析氧反应，但某些贵金属催化剂的高成本和稀缺阻碍了其在实际应用中的应用。显然，开发经济、高效的贵金属电催化剂是非常迫切的。

电解水本质是水的分解过程，电解水装置包含阴极、阳极和电解质。水分解反应可具体分为:析氧反应和析氢反应。在不同介质中的水分解的化学方程式有着不同的表示。通过适当的方法降低过电势是使水分解反应能量降低的主要途径。或者还可以通过合理设计电解池的方法去降低电阻。除此之外，还可以通过改变电极的有效面积。电极的活区域也可通过用修改纳米结构的方法进行改善。析氢反应在酸介质下有三个可能的反应理论：迟缓放电理论、电化学脱附理论、复合脱附理论。具体反应步骤有，电化学步骤—Volmer反应，即电子与质子的反应在电极表面产生吸附的氢原子，用M-Hads表示电极上的吸附氢。氢析出后，可以通过电化学脱附步骤一Heyrovsky反应(M-Hads + H十+e-→ H2)，或者复合脱附步骤一Tafel反应(2M-Hads→H2)。三种理论所对应的反应是控制析氢反应速率的关键步骤。因为，不同的理论对应的Tafel斜率也是不同的，所以，实验所测出的极化曲线斜率可以帮助判断析氢反应所发生的步骤。不论析氢反应发生在哪种路径，M-Hads总是参与反应过程。所以，电极的氢吸附自由能(△GH*)是描述析氢材料能的一个重要参数。理想的非铂的析氢催化剂应具有接近零的△GH*，并且提供适当的活表面。

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