制氢电极的几个重要参数

电解槽电极主要作用是传导电流，作为电解水反应场所，催化析氢析氧反应，并支撑稳定电解液，促进气体析出分离，其性能直接影响电解水制氢效率和成本。下面一起看一下制氢电极的几个重要参数：

1、电极材料的导电性

电极材料需要具有良好的导电性，以确保电流能够高效地从外部电路传递到电解液界面，从而有效驱动电解水反应。导电性差的电极材料会导致较大的电阻损耗，使能量更多地以热的形式散失，降低电解水制氢的能量转化效率。例如，铂（Pt）电极具有优异的导电性，能够很好地传导电流，降低电极与电解液之间的接触电阻，从而提高电解水制氢的效率。

2、电极的催化活性

高活性的电极材料能够降低电解水反应的过电位，即减少驱动反应所需的额外电位。氧化铱（IrO₂）和氧化钌（RuO₂）等金属氧化物对阳极的析氧反应具有较好的催化活性，可以有效降低阳极的过电位。

3、电极的稳定性

电极在电解水过程中需要长时间稳定运行。稳定性差的电极容易发生腐蚀、溶解或结构变化，导致电极性能下降，影响电解水制氢的效率和持续性。比如，喷涂的雷尼镍在操作不当时容易导致脱落而影响电极性能。

4、电极的比表面积
电极的比表面积越大，其与电解液的接触面积就越大，能够提供更多的活性位点，促进电解水反应的进行，从而提高电极的催化活性和制氢效率。
5、电极的孔隙率和孔径分布
合适的孔隙率和孔径分布有利于电解液在电极中的扩散和渗透，使电解液能够充分接触到电极的活性位点，提高电极的利用率和反应效率。孔径过小可能导致电解液扩散受阻，而孔径过大则可能减少电极与电解液的有效接触面积。
6、电极的耐腐蚀性
在电解水过程中，电极需要接触电解液并承受一定的电位，因此电极材料必须具有良好的耐腐蚀性，以防止电极在反应过程中被腐蚀而失效。在碱性电解水中，镍（Ni）基电极具有较好的耐腐蚀性，能够长时间稳定运行。
7、电极的极化程度
极化程度反映了电极在电解水过程中的电压损失情况。极化程度越小，表明电极的性能越好，电解水制氢的效率越高。电极的极化包括浓差极化、电阻极化和活化极化等方面，通过优化电极的材料组成、结构和表面性质等可以有效降低电极的极化程度，提高电极的性能。
8、电极的制氢速率
制氢速率是衡量电极性能的直接指标之一。在相同的条件下，制氢速率越高的电极，其电解水制氢的性能越好。制氢速率不仅与电极的催化活性有关，还与电极的结构、比表面积、电解液的性质等因素密切相关。
9、电极的自腐蚀电流密度
自腐蚀电流密度反映了电极在电解液中的自腐蚀程度。较低的自腐蚀电流密度意味着电极在电解液中的稳定性较好，不易发生自腐蚀而失效。
10、电极的活性位点数量

活性位点是电解水反应发生的关键位置，电极的活性位点数量越多，其催化活性和制氢能力就越强。电极的活性位点数量与材料的组成、结构、制备方法等因素有关，通过优化这些因素可以增加电极的活性位点数量，从而提高电极的性能。