Question

如何高效电解水，正负极分别用什么金属?

Answer 1

电极：可用石墨电极。

水(H2O)被直流电电解生成氢气和氧气的过程被称为电解水。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)。氢气生成量大约是氧气的两倍。电解水是取代蒸汽重整制氢的下一代制备氢燃料方法。

催化剂：
催化剂通常能使电解水的活化能大大降低，从而降低电解水的过电势。催化剂的优劣决定了电解水所需要的总电压以及电能转换为氢能的转化效率。比如，两根石墨电极组成的电解池通常需要大于2 V的电压才能产生氢气和氧气，因为石墨不是理想的催化剂，而两片不锈钢电极组成的电解池需要大约1.6-1.8V的电压就能产生氢气和氧气。研究新型的催化剂来增加能量转换效率是能源领域十分受关注的焦点。

在酸性环境中，铂是析氢反应的催化剂，几乎没有任何过电势以及非常小的塔菲尔斜率(电流增加10倍所需要的额外电压)，是几乎理想化的催化剂，但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)。氧化铱是析氧反应的催化剂，但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和稳定性，所以目前为止还没有找到氧化铱的替代品。

在碱性环境中，铂和氧化铱依然是很好的催化剂，但是由于氧化物和氢氧化物在碱性环境的稳定性，能有更多低原子数过渡金属化物的选择。比如，镍基合金展现出了优良的析氢反应的催化活性和稳定性，镍铁基复合材料和一些钙钛矿材料展现出了优良的析氧反应的催化活性。