电解水制氢的原理一、氢气的工业制法在工业上一般会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比较高，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绝对没关系，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属离子在水溶液中的活不同，可按Na＞Mg＞AlHg＞Ag＞Au在上面电化学理论属离子的电极电位的电极电位=-1.71V的电极电位=-2.66V，所以，在水溶液中同时存在4）水是一种弱电解质，难以电离。而当水中溶有KOH时，在电离的周围则围绕着极性的水分子而成为水合钾离子，而且因的作用使水分子有了极性方向。在直流电作用下，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，8-3碱性水溶液的电解（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，其实就是水被电解，产生氢气和氧气，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：。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：——标准状态下电池反应的吉布斯自由能变，J/mol——法拉第常数，96500C/mol在生成水的化学反应中，自由能变为-474.4kJ/mol+4e=2HO2H+4e电子转移数474.410可见，在0.1MPa=1.23V；它是水电解时必须要提供的最小电压，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.。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，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相关，如在镍电极上，稀溶液的氧超电位大于浓溶液的氧超电位。为降低氢、氧超电位，能采用一些方法。如提升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，进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，其中前两者为重要的因素。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/m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。对电解液来要求其电阻值小以外，还要求它在电解电压下不分而与氢、氧一并性；当溶液的pH不宜在电解水时采用。性很强，不宜采用。而强以工业上一般都以KOHNaOH水溶液作为电解液。KOH的导电性能，在较高温度时，对电解池的腐采用NaOH作电解质，于目前电解槽的材料已采用KOH溶液作为电解液。它们通过隔膜重新生成就会对石棉隔膜导致非常严重损害，腐蚀的隔膜材料，粉末冶金薄片和钛酸钾纤维与聚四氟乙烯粘隔膜材料，它们可极间距离等方法。每通过96485.309C物质量亦为1mol法拉第常数，它表示每摩尔电近似取F=96500C/mol——表示1h内通过1A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，它与法拉第常的关系是：1F=96500/3600=26.8从法拉第定律可知，26.8Ah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11.2L1Ah电荷量在一个电解小室的产气量应为如果考虑电流效率，那么每台电解槽每小时的实际产氢量应为：同样地，可以计算出氧气的产气量，它正好是氢气产气量3、电能的消耗电能消耗W与电压成正比，即W=QU

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