电解水制氢的原理

  水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法。在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。

化学反应

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，气体产量与电流和通电时间成正比。

制作原理

  在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。 

在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。

制作过程

固体聚合物电解质

  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 [2]。

电解纯水

  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/水分离器将氢气和水分离。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。电解池的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。

应用研究

  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。像化工二厂用的氢气就是电解盐水的副产 。

2018年12月9日，中国科学技术大学俞书宏教授团队和高敏锐教授团队合作，研制出一种高性能低成本的新型三元纳米片电催化剂。国际学术期刊《德国应用化学》发表了该研究成果。