水電解制氫是一種較為方便的制取氫氣的方法。在充滿電解液的電解槽中通入直流電，水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，分解成氫氣和氧氣。

化學(xué)反應(yīng)

①堿性條件：

陰極：4H2O+4e-=2H2↑ +4OH-

陽(yáng)極： 4OH--4e-=2H2O+O2↑

總反應(yīng)式：2H2O=2H2↑+ O2↑

②酸性條件：

陽(yáng)極：2H2O-4e-=O2↑ +4H+

陰極： 4H++4e-=2H2↑

  反應(yīng)遵循法拉第定律，氣體產(chǎn)量與電流和通電時(shí)間成正比。

制作原理

  在一些電解質(zhì)水溶液中通入直流電時(shí)，分解出的物質(zhì)與原來(lái)的電解質(zhì)完全沒(méi)有關(guān)系，被分解的是作為溶劑的水，原來(lái)的電解質(zhì)仍然留在水中。例如硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等均屬于這類電解質(zhì)。?

在電解水時(shí)，由于純水的電離度很小，導(dǎo)電能力低，屬于典型的弱電解質(zhì)，所以需要加入前述電解質(zhì)，以增加溶液的導(dǎo)電能力，使水能夠順利地電解成為氫氣和氧氣。

制作過(guò)程

固體聚合物電解質(zhì)

  固體聚合物電解質(zhì)，SPE電解水，最初用于向宇宙飛船或潛水艇供氧，或在實(shí)驗(yàn)室作為氫氣發(fā)生器(可用于氣體色譜)。核電大規(guī)模發(fā)展以后，人們利用SPE技術(shù)在用電低谷電解水產(chǎn)生氫，在供電高峰以SPE氫-氧燃料電池向外供電，使之成為能量貯存轉(zhuǎn)換裝置 [2]。

電解純水

  通過(guò)直接電解純水產(chǎn)生高純氫氣（不加堿），電解池只電解純水即可產(chǎn)氫。通電后，電解池陰極產(chǎn)氫氣，陽(yáng)極產(chǎn)氧氣，氫氣進(jìn)入氫/水分離器。氧氣排入大氣。氫/水分離器將氫氣和水分離。氫氣進(jìn)入干燥器除濕后，經(jīng)穩(wěn)壓閥、調(diào)節(jié)閥調(diào)整到額定壓力（0.02～0.45Mpa可調(diào)）由出口輸出。電解池的產(chǎn)氫壓力由傳感器控制在0.45Mpa左右，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，電解池電源供應(yīng)切斷；壓力下降，低于設(shè)定值時(shí)電源恢復(fù)供電。

應(yīng)用研究

  在氯堿工業(yè)中副產(chǎn)多量較純氫氣，除供合成鹽酸外還有剩余，也可經(jīng)提純生產(chǎn)普氫或純氫。像化工二廠用的氫氣就是電解鹽水的副產(chǎn) 。

2018年12月9日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書(shū)宏教授團(tuán)隊(duì)和高敏銳教授團(tuán)隊(duì)合作，研制出一種高性能低成本的新型三元納米片電催化劑。國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》發(fā)表了該研究成果。