电解水制用电极材料 电解制电解槽电极

能源是清洁能源，随着我国环保的问题的日益显现，利用自然可再生水资源制是未来重要的方法。长久以来，对于降低电解水制的阳极析氧过电位的研究主要集中在电极材料的选择和电极表面修饰的问题上。如何科学、有效合理的选用适合的电极材料并配合相关技术手段进一步提高其活性，对大大的提高制效率、降低制成本有着至关重要的作用。研究新型的析氧型电极，选择适合的电极材料，提高电解水工艺中的电解效率，对于电解水制工业而言，无论从节能增效，还是从长远的解决能源短缺问题，都有着非常重要的实际意义。

目前主要的制工艺包括：
1、以矿物燃料为原料制取，制取的主要用作化工原料，如成产合成氨、合成等。
2、生物质通过气化和微生物制；
3、通过多种化工过程，如电解食盐制碱工业、发酵制酒工艺、合成氨化肥工业、石油炼制工业等均有大量副产生成；
4、电解水制，是目前应用交广且应用较成熟的方法之一。

电解水制是实现工业化廉价制备H2的重要手段，可制取纯度为99.%—99.9%的产品。电解水制将是未来工业的核心技术，具有很高的社会效益和经济效益。
水电解制设备中较重要的部分是电解槽，电极材料又是电解槽的关键所在。电极的好坏在很大程度上决定着水电解的槽电压高低及能耗大小，且直接影响成本。电解水反应是在电解槽中进行的，电解槽内充满着电解质，用隔膜将电解槽分为阳极室和阴极室，两个室内分别安装电极。由于水的导电性小，故用加入电解质的水溶液（15%左右），在一定电压下电流从电极通过时，则在阴极上产生，在阳极上产生氧气，从而达到水的电解。从理论上来说，铂金属是电解水较理想的的金属材料，但因成本高，在实际中为了降低生产成本，可选用替代的电极材料。
评价电极材料的优良与否，电极材料的使用寿命和能耗是关键因素。在实际应用中应达到以下几点要求：良好的导电性、良好的电催化活性、化学稳定性和机械稳定性强。能承受较大电流密度，使用寿命长，降低析、析氧过电位的要求。

一、电解槽阳极材料的选择
    通常使用的阳极材料是Pt、Ir、Ru及他们的二元或三元合金，掺入一些过渡金属，如Ru、RuO2对于氧析出的活性较高。Ir、Ru金属具有不稳定性，大多数通过热氧化法制得，以氧化物形式存在。从稳定性来看，热解的RuO2在400h之前性能比较稳定，此后迅速下降，Ir-Ru混合物和Ir-Pt混合物催化性能随时间略有下降，而以IrO2做阳极的电解槽电压在1.54-1.55V保持恒定。贵金属氧化物中RuO2和IrO2都具有较好的析氧催化活性，较低的过氧电位，采用过热氧化法制取，以氧化物的形式与基材牢固结合，使其活性达到较高，基材使用耐腐蚀性的工业纯钛，且基层失去活性后，可以反复作为基材使用，从长远来看，节省成本。综合来说，贵金属氧化物钛阳极是电解水制用的理想电极材料。

二、电解槽中阴极材料的选择
目前通常采用贵重金属及铂铬合金、铂镍合金、金或金合金等。铂是长期以来被认为是较好的催化剂，使用优化的电极制备工艺可以改善催化剂的析活性，增大表面及提高电极寿命。早期电解水制的阴极材料主要以Pt、Pd及其合金为主，这类金属合金虽然有很低的析过电位，单价格较昂贵。因此一些价格较廉价的非贵金属合金，如镍基过渡元素合金，钛等其他过渡元素合金，在碱性电解水制方面均显示出良好的电催化活性。