碱性电解水制氢电解槽用电极

        首先，电催化剂在制氢电解槽中的作用是至关重要的，是电化学反应发生的场所，也是决定制氢电解槽的制氢效率的根本。理论上水电解的电压为1.23 V，热中性电压1.48V，但是在实际的大型化设备中，单个电解小室的电压达到2 V左右。这是由于在设备运行过程中电极的极化作用和电解槽的欧姆电阻的存在导致的。如下式：

U=E0+I*R0+E过电位

        其中U代表了单个电解小室的总电压，E0代表了理论分解电压（1.23 V），I*R0代表了电解槽的欧姆电压降，E过电位代表了电解过程中电极表面的电化学极化和浓差极化。在高电流密度运行的状态下（工业用电解槽的运行电流在3000-4000A左右），阴极和阳极的电化学极化占了很大一部分。因此，电催化剂的性能是决定小室电压、制氢效率的关键。

        在碱性电解液中，阴极和阳极发生的化学反应分别为：2H2O+2e-=H2+2OH-，4OH--4e-=O2+2H2O。HER和OER反应在纳米级别尺度的反应历程和一些电化学表征在这里不再讨论（虽然非常重要），有兴趣的朋友们可以去看看对应的文献。本文主要是从工程应用的角度去探讨目前大规模应用的碱性电解水制氢的催化剂。

电极的材料及结构

        目前碱性电解水的催化剂从科研来说种类繁多，贵金属基的催化剂（Pt,Pd,Au,Ag etc.），非贵金属基的催化剂（Fe,Co,Ni etc.），非金属基的催化剂（碳材料等）。但是目前在大型电解槽中用的催化剂大多是Ni基的，纯镍网或者泡沫镍或者以此为基底喷涂的高活性Ni基催化剂（雷尼镍、活化处理的硫化镍、NiMo合金或者活化处理的NiAl等）。一个电解小室中有两张催化剂，一个在阴极，一个在阳极，分布在隔膜的两侧与隔膜直接接触。形状一般与电解槽的形状一致（一般为圆形），其几何面积就等于电解槽的有效面积。