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电解水制氢技术及其应用一、电解水制氢技术介绍电解水制氢技术是指利用电能，将水电解成氢气和氧气的过程，其中氢气是一种优秀的燃料。
电解水制氢技术是一种可再生能源技术，只要有电能，就能制备氢气，可以大大降低对化石能源的依赖，减少环境污染，促进可持续发展。
二、电解水制氢技术的原理电解水技术是将水分解为氧气和氢气的过程，其原理是：将水加入电解槽中，两极分别通电，水分子的化学键被打破，分解为氢离子和氧离子。
在电解过程中，以质子为主要离子移动，质子向阴极移动，被还原成氢气，而氢气从阴极中释放。
同时，氧离子向阳极移动，在氧气气体中释放氧气。
三、电解水制氢技术的应用研究1. 汽车燃料电解水制氢技术可以利用可再生能源，将水转化成氢气，提供新型汽车的燃料。
氢气作为能源，可大量减少汽车的排放量，减少对环境的污染。
另外，氢气具有高效能、短时间内充电、低噪音等优点，可以提高汽车的性能。
2. 工业加氢电解水制氢技术可以用于工业加氢，提供氢气给冶金、石化等领域的工业生产。
氢气是一种常用的还原剂和燃料，可以用于制造各类化学品、金属、电石、芳香族化合物等多种化学品。
3. 能量存储电解水制氢技术制备的氢气可以作为一种储能材料，由于氢气中的结合能非常高，可以在燃烧时产生极高的能量，而且氢气的体积很小，便于储存。
氢气存储技术可以应用到太阳能和风能的储能过程中。
四、电解水制氢技术的发展趋势随着环境保护意识的增强和新能源技术的发展，电解水制氢技术的研究和应用逐渐得到关注。
目前，我国在电解水制氢技术的研究和应用方面取得了一定的进展，但与欧美发达国家相比，还存在差距。
未来，电解水制氢技术将步入实用化阶段，可用于汽车燃料、工业加氢、能量存储等领域，并逐渐成为可再生能源产业的重要组成部分。
同时，电解水制氢技术在实际应用中还需要克服成本高、安全等问题，加强技术研究和标准制定，提高技术安全和可靠性。
电解水制氢技术的原理与应用近年来，随着全球性的环保意识逐渐加深，人们对激光制氢、太阳能电池制氢等氢气制备技术的研究也越发广泛。
其中，电解水制氢技术是一种最为常见、实用且投入生产的方法之一。
本文将从电解水制氢技术的原理和应用这两个角度来探讨这种技术。
一、电解水制氢技术的原理电解水的基本原理，就是通过电流的作用使水分子发生离解反应，产生氢气和氧气。
一般来说，电解水分为两个关键步骤：1.阳极反应：2H2O → O2 + 4H+ + 4e-在这个过程中，水分子被分解成了氧气分子、氢离子以及电子。
2.阴极反应：4H+ + 4e- → 2H2在这一步中，电子被传递给氢离子，使得氢离子被还原成了氢气。
由此可见，只要在一定条件下引入电流，即可通过电解水的反应制取氢气。
二、电解水制氢技术的应用氢气，是一种非常有用的天然气体。
它可以应用于许多领域，例如：1.能源领域：氢气为一种高效的能源，其能量密度高、使用效率高，因此在燃料电池、内燃机等方面都有非常广泛的应用。
2.工业领域：氢气可以作为一种高纯化学品，广泛应用于制造高纯度玻璃等过程中。
3.化工领域：氢气可以被用于生产某些化学品，如氨、甲醇等。
由此可见，氢气具有广泛的应用前景。
而电解水制氢技术的优势在于其产生的氢气非常纯净可靠，且可以在需要的时间、地点进行制备。
因此，它在新能源领域中具有很大的潜力。
三、电解水制氢技术存在的挑战不过，电解水制氢技术也存在着一定的挑战。
其中比较明显的有：1.制氢效率：目前的电解水技术的制氢效率仍然不够高，部分来源于电解电流转化的效率上，部分来源于水本身的稳定性。
2.能源消耗：电解水制氢过程需要一定的能源支撑，如果使用的是传统的煤电等化石能源，则会对环境造成不利的影响。
3.成本问题：由于目前的电解水技术尚未走向成熟，相关的设备和制备过程都需要大量的研发投入。
因此，电解水制氢技术的成本问题仍然需要解决。
四、结语电解水制氢技术是一种很有前景的新能源技术，它具有可靠、可控、可持续等优势。
电解水制氢的原理一、氢气的工业制法在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。
在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。
电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。
对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。
二、电解水制氢原理所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。
1、电解水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。
氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明：（1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程：于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。
（2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下：K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。
（3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。
从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。
H+的电极电位=-1.71V，而K+的电极电位=-2.66V，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。
（4）水是一种弱电解质，难以电离。
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。
电解水制氢在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。
在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。
电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。
对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。
一、电解水制氢原理所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。
1、电解水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。
氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明：（1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程：于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。
（2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下：K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。
（3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。
从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。
H+的电极电位=-1.71V，而K+的电极电位=-2.66V，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。
（4）水是一种弱电解质，难以电离。
电解水制氢的原理
电解水制氢的原理是利用电流通过水溶液时，水分子中的氧气和氢气发生电解反应，从而生成氢气作为产物。
电解水的基本原理是利用电解质溶液中的离子在电流作用下移动而产生化学反应。
当电流通过水溶液时，水分子（H2O）中的氢离子（H+）和氢氧离子（OH-）将受到电极的极化作用，从而参与电解反应。
在阳极处，水分子失去电子，产生氧气气体（O2），可以表示为电解反应：2H2O → O2 + 4H+ + 4e-。
在阴极处，水分子得到电子，生成氢气气体（H2），电解反
应为：2H2O + 2e- → H2 + 2OH-。
由于氢气是一个清洁、高效的能源源，所以电解水制氢成为一种可行的氢气生产方法。
基于电解水原理，可以通过加入电解质（如氢氧化钠或硫酸等）来提高电解效率，减少电极极化现象。
当电流通过电解质溶液时，离子在电解过程中扮演着催化剂的角色，有助于水分子的分解和氢氧离子的重新组合。
在实际应用中，通常借助电解槽，通过控制电流、电解质浓度和电解时间等参数，实现高效的电解水制氢。
需要注意的是，电解水制氢需要大量的电能供给，因此能源成本较高。
目前，科学家和工程师们正在探索更高效、节能的电解水技术，以促进氢能的可持续发展。
电解水制氢的技术研究氢燃料是一种非常有前景的新能源，可以替代传统的化石燃料，减少二氧化碳等有害物质的排放。
而电解水制氢就是制取氢燃料的一种方法之一。
下面，我们来看一下电解水制氢的技术研究现状和发展趋势。
一、电解水制氢的原理电解水制氢的原理很简单，就是利用电能将水分解成氢气和氧气。
这个过程需要一个电解池，电解池中需要放置电极和电解质，当通电后，电极上会发生氧化还原反应，水被电解成氢气和氧气。
这个过程的反应式为:2H2O -> 2H2 + O2这个反应的原理就是电子促进离子的移动，而电极上的反应就是利用这个移动的离子完成。
二、电解水制氢的优缺点电解水制氢有很多的优缺点。
首先，它是利用水和电能制取氢燃料的一种绿色低碳的技术，可以取代传统的燃料，又能有效地减少二氧化碳的排放，对于环境保护有很好的贡献。
而且，它的制氢效率高，可以达到约80%左右，而且可以根据需要来控制制氢的速率。
并且，它的制氢成本比较低，能够满足日常的生产和生活需求。
但是，电解水制氢还存在着一些缺点，比如制氢需要大量的电能，电能的来源也决定了该技术的完整的低碳性，所以电解水制氢的制氢成本还是较高。
而且，需要使用很大的电解槽，所以占地面积比较大，操作也比较困难，为了保证电解的效果，需要一些复杂的控制系统和设备。
三、电解水制氢的现状目前，电解水制氢的技术已经很成熟了，在产业应用上也取得了许多的进展。
我们可以从以下几个方面来了解：1. 电解水制氢设备的进展现在我们已经可以看到多种类型的电解水制氢设备，比如小型家用型的，中型商用型的，甚至包括最大规模的实验室型的设备。
这些设备的制氢效率和成本控制已经得到了大幅提高，也出现了很多智能化的控制技术系统。
2. 政府支持的力度加大随着环保政策的加强，政府对非常低碳的新能源产业也给予了很大的关注，出台各种支持政策。
例如，政府每年拨款支持不同的新能源产业技术研究，有助于电解水制氢技术的深入研究和进一步开发。
电解水制氢技术电解水制氢技术是一种环保、高效的生产氢气的方法，近年来受到越来越多的关注。
通过电解水，可以将水分解成氢气和氧气，而产生的氧气也可以用于其他用途，实现资源的循环利用。
本文将深入探讨电解水制氢技术的原理、优势以及未来发展方向。
首先,电解水原理。
电解水制氢技术的原理非常简单，即通过电流将水分解成氢气和氧气。
通常情况下，需要使用电解池来完成这一过程。
电解池中的电解液通常是一种导电性较好的溶液，如氢氧化钠或硫酸等。
当电流通过电解池时，水分子会被分解成氢离子和氧离子，分别在电极上析出氢气和氧气。
其次,电解水技术的优势。
相比传统的氢气生产方法，电解水制氢技术具有许多优势。
首先是环保性。
电解水制氢不会产生任何污染物，而传统的化石燃料燃烧会产生大量的二氧化碳等有害气体。
其次是高效性。
电解水制氢的能量转化效率较高，可以更有效地利用能源。
此外，电解水制氢技术具有较高的灵活性和可塑性，可以适应不同规模和需求的生产。
接着,电解水技术的应用。
电解水制氢技术在许多领域都有着广泛的应用。
首先是能源领域。
由于氢气是一种清洁的燃料，可以用于替代传统的化石燃料，因此电解水制氢技术在氢能源领域有着重要的应用前景。
其次是工业领域。
氢气可以作为工业原料用于化工生产等领域，因此电解水制氢技术也在工业领域得到了广泛应用。
此外，电解水制氢技术还可以用于储能、交通等领域，为社会带来更多的便利和发展。
最后,电解水技术的未来发展方向。
随着氢能源产业的不断发展壮大，电解水制氢技术也将迎来更大的发展空间。
未来，随着科技的进步和经济的发展，电解水制氢技术将不断完善和提升。
可能会出现更高效、更环保的电解水技术，使得氢能源在未来能够更广泛地应用于各个领域。
同时，电解水技术还可能会与其他新技术结合，形成更多的应用场景，推动氢能源产业的快速发展。
总的来说，电解水制氢技术是一种十分有前景的技术，在能源转型和环保方面都有着重要的作用。
随着氢能源产业的不断发展，电解水制氢技术一定会迎来更广阔的发展空间，为构建清洁、可持续的能源体系做出更大的贡献。
电解水制氢的原理一、氢气的工业制法在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。
在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。
电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。
对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。
二、电解水制氢原理所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。
1、电解水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。
氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明：（1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程：于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。
（2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下：K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。
（3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。
从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。
H+的电极电位=-1.71V，而K+的电极电位=-2.66V，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。
（4）水是一种弱电解质，难以电离。
电解水制氢技术随着环保意识不断提升，氢燃料和燃料电池作为一种新型能源逐渐受到广泛关注。
而电解水制氢技术则是氢燃料生产中的重要一环。
本文将从电解水制氢技术的基本原理、发展历程以及应用前景等方面进行阐述。
一、基本原理电解水制氢技术是指通过将水分子分解成氧气和氢气的过程，来制取纯氢。
一般来说，这个过程需要足够高的电压才能进行，因为水的氧化还原电位比较高，需要一定的能量才能促进反应的进行。
水的分解可以使用直流或者交流电。
直流电解水需要高电压和低电流密度，而交流电解水则需要高电流密度和低电压。
一般来说，使用交流电效果更好，因为它会不断改变电极的电位，从而防止电化学反应导致的腐蚀。
二、发展历程电解水制氢技术最早可以追溯到19世纪30年代。
当时科学家们使用石墨电极将水分解成氢气和氧气。
不过随着时间的推移，这种方法被发现过于耗电，并且会产生过多的氧气，而氢气纯度也比较低。
在20世纪初期，日本科学家鸟鸣秀吉改良了这种方法，引入了质子交换膜，从而可以通过离子膜过滤杂质，提高氢气纯度。
此外，他还改用铂作为电极，提高电极效率。
到了20世纪50年代，美国和苏联科学家们相继发现，使用贵金属催化剂比石墨电极更加高效，可以促进水分子的分解。
随着催化剂材料的研究不断深化，电解水制氢技术也逐渐变得更加成熟和高效。
三、应用前景电解水制氢技术可以应用于多个方面，其中最广泛的就是氢燃料生产和储存，以及燃料电池的供氢系统。
氢燃料是一种非常干净的能源，可以转化为电能，并且不会产生空气污染物和温室气体。
因此，氢燃料已经被广泛运用到汽车、航空、船舶等领域，并且在未来的可持续发展中具有广阔的前景。
此外，电解水制氢技术还可以将可再生能源的电力存储为氢气，从而解决风力和太阳能等不稳定能源的问题。
这种技术有望在未来得到广泛应用，从而带动可再生能源的更加广泛利用。
总之，电解水制氢技术是一项非常重要的技术，已经被广泛应用到氢燃料生产和储存，以及能源转化等多个领域。
电解水制氢的原理————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：电解水制氢的原理字体大小：大- 中- 小SBEPL发表于09-06-03 06:37 阅读(1274) 评论(0)日志复制网址隐藏签名档大字体第二节电解水制氢的原理一、氢气的工业制法在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。
在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。
电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。
对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。
二、电解水制氢原理所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。
1、电解水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。
氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明：（1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程：于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。
（2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下：K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。
（3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。
从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。
H+的电极电位=-1.71V，而K+的电极电位=-2.66V，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。
（4）水是一种弱电解质，难以电离。
而当水中溶有KOH时，在电离的K+周围则围绕着极性的水分子而成为水合钾离子，而且因K+的作用使水分子有了极性方向。
在直流电作用下，K+带着有极性方向的水分子一同迁向阴极，这时H+就会首先得到电子而成为氢气。
2、水的电解方程在直流电作用于氢氧化钾水溶液时，在阴极和阳极上分别发生下列放电反应，见图8-3。
图8-3 碱性水溶液的电解（1）阴极反应。
电解液中的H+（水电离后产生的）受阴极的吸引而移向阴极，接受电子而析出氢气，其放电反应为：（2）阳极反应。
电解液中的OH-受阳极的吸引而移向阳极，最后放出电子而成为水和氧气，其放电反应为：阴阳极合起来的总反应式为：电解所以，在以KOH为电解质的电解过程中，实际上是水被电解，产生氢气和氧气，而KOH只起运载电荷的作用。
三、电解电压在电解水时，加在电解池上的直流电压必须大于水的理论分解电压，以便能克服电解池中的各种电阻电压降和电极极化电动势。
电极极化电动势是阴极氢析出时的超电位与阳极氧极出时的超电位之和。
因此，水电解电压U可表示为：式中U0——水的理论分解电压，V；I——电解电流，A；R——电解池的总电阻，Ω；——氢超电位，V；——氧超电位，V。
从能量消耗的角度看，应该尽可能地降低电解电压。
下面讨论影响电解电压的几个因素：（1）水的理论分解电压UO。
热力学的研究得出：原电池所做的最大电功等于反应处由能变的减少，即：式中——标准状态下电池反应的吉布斯自由能变，J/mol；n——反应中的电子转移数；F——法拉第常数，96500C/mol；E0——标准状态下反应的标准电动势，V。
在生成水的化学反应中，自由能变为-474.4kJ/mol，即2H2（g）+O2（g）=2H2O (1)这是一个氧化还原反应，在两个电极上的半反应分别为：O2+4H++4e=2H2O2H2=4H++4e电子转移数n=4，由=-NFE0得-474.4×103=--4×96500E0可见，在0.1MPa和25℃时，U0=1.23V；它是水电解时必须提供的最小电压，它随温度的升高而降低，随压力的升高而增大，压力每升高10倍，电压约增大43mV.（2）氢、氧超电位和。
影响氢、氧超电位的因素很多。
首先，电极材料和电极的表面状态对它的影响较大，如铁、镍的氢超电位就比铅、锌、汞等低，铁、镍的氧超电位也比铅低。
与电解液接触面积越大或电极表面越粗糙，产生的氢、氧超电位就越小。
其次，电解时的电流密度增大，超电位会随之增大，温度的上升也会引起超电位的增大。
此外，超电位还与电解质的性质、浓度及溶液中的杂质等因素有关，如在镍电极上，稀溶液的氧超电位大于浓溶液的氧超电位。
为了降低氢、氧超电位，可以采取一些方法。
如提高工作温度及采用合适的电极材料等。
此外，适当增大电极的实际表面积或使电极表面粗糙，都可在不同程度上降低电极电阻和超电位，从而达到降低工作电压的目的。
（3）电阻电压降。
电解池中的总电阻包括电解液的电阻、隔膜电阻、电极电阻和接触电阻等，其中前两者为主要因素。
隔膜电阻电压降取决于材料的厚度和性质。
采用一般的石棉隔膜，电流密度为2400A/m2时，隔膜电阻上的电压降约为0.25~0.30V，当电流密度再增大时，该电压降还会增大到0.5V左右。
电解液的导电率越高，电解液中的电压降就越小。
对电解液来说，除要求其电阻值小以外，还要求它在电解电压下不分解；不因挥发而与氢、氧一并逸出；对电解池材料无腐蚀性；当溶液的pH值变化时，应具有一定的多数的电解质在电解时易分解，不宜在电解水时采用。
硫酸在阳极生成过硫酸和臭氧，腐蚀性很强，不宜采用。
而强碱能满足以上要求，所以工业上一般都以KOH或NaOH水溶液作为电解液。
KOH的导电性能比NaOH好，但价格较贵，在较高温度时，对电解池的腐蚀作用亦较NaOH的强。
过去我国常采用NaOH 作电解质，但是，鉴于目前电解槽的材料已经能抗KOH的腐蚀，所以，为节约电能，已经普遍趋向采用KOH溶液作为电解液。
此外，在电解水的过程中，电解液中会含有连续析出的氢、氧气泡，使电解液的电阻增大。
电解液中的马泡容积与包括气泡的电解液容积的百分比称作电解液的含气度。
含气度与电解时的电流密度，电解液粘度、气泡大小、工作压力和电解池结构等因素有关。
增加电解液的循环速度和工作压力都会减少含气度；增加电流密度或工作温度升高都会使含气度增加。
在实际情况下，电解液中的气泡是不可避免的，所以电解液的电阻会比无气泡时大得多。
当含气度达到35%时，电解液的电阻是无气泡时的2倍。
降低工作电压有利于减少电能消耗，为此应采取有效措施来降低氢、氧超电位和电阻电压降。
一般情况下，在电流较小时，前者是主要因素；而在电流较大时，后者将成为主要因素。
电解槽在高工作压力下运行时，电解液含气度降低，从而使电解液电阻减小，为此已经研制出可在3MPa 压力下工作的电解槽。
但是工作压力也不宜过高，否则会增大氢气和氧气在电解液中的溶解度，使它们通过隔膜重新生成水，从而降低电流效率。
提高工作温度同样可以使电解液电阻降低，但随之电解液对电解槽的腐蚀也会加剧。
如温度大于90℃时，电解液就会对石棉隔膜造成严重损害，在石棉隔膜上形成可溶性硅酸盐。
为此，已经研制出了多种抗高温腐蚀的隔膜材料，如镍的粉末冶金薄片和钛酸钾纤维与聚四氟乙烯粘结成的隔膜材料，它们可以在150℃的碱液中使用。
为了降低电解液的电阻，还可以采取降低电解池的电流密度，加快电解液的循环速度，适当减小电极间距离等方法。
四、制氢设备的制氢量衡算和电能消耗1、法拉第定律电解水溶液制氢时，在物质量上严格遵守法拉第定律：各种不同的电解质溶液，每通过96485.309C的电量，在任一电极上发生得失1 mol电子的电极反应,同时与得失1 mol电子相对应的任一电极反应的物质量F=96485.309C/mol称为法拉第常数，它表示每摩尔电子的电量。
在一般计算中，可以近似取F=96500C/mol。
根据拉第定律，可以得到下式：M=kIt=kQ式中 k——表示1h内通过1A电流时析出的物质量，g/(A·h)；I——电流，A；t——通电时间，h；m——电极上析出的物质的质量，g；Q——通过电解池的电荷量，A·h。
由于库仑单位很小，所以工业上常用的电荷量单位是安培·小时，它与法拉第常数F的关系是：1F=96500/3600=26.8 A·h2、制氢量衡算从法拉第定律可知，26.8A·h电荷量能产生0.5mol的氢气，在标准状态下，0.5mol氢气占有的体积是11.2L，则1A·h电荷量在一个电解小室的产气量应为（A·h）如果考虑电流效率，那么每台电解槽每小时的实际产氢量应为：m3式中m——电解槽的电解小室数，m=I——电流，A；t——通电时间，h；——电流效率，%。
同样地，可以计算出氧气的产气量，它正好是氢气产气量的1/2。
3、电能的消耗电能消耗W与电压U和电荷量Q成正比，即W=QU根据法拉第定律，在标准状况下，每产生1m3的氢气的理论电荷量Q0为：因此，理论电能消耗W0为：式中：U0为水的理论分解电压，U0=1.23V。
在电解槽的实际运行中，其工作电压为理论分解电压的1.5~2倍，而且电流效率也达不到100%，所以造成的实际电能消耗要远大于理论值。
目前通过电解水装置制得1m3氢气的实际电能消耗为4.5~5.5kW·h。
4、电解用水消耗电解用水的理论用量可用水的电化学反应方程计算：通电2H2O 2H2↑+O2↑KOH2×18g 2×22.4Lxg 1000L式中：x为标准状况下，生产1m3氢气时的理论耗水量，g；22.4L为1mol氢气在标准状况下的体积。
x/18=1000/22.4x=804g在实际工作过程中，由于氢气和氧气都要携带走一定的水分，所以实际耗水量稍高于理论耗水量。
目前生产1m3氢气的实际耗水量约为845~880g。
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