水電解による水素製造用チタン陽極

水電解水素製造産業は長い歴史を有し、電解槽は一般にフィルタプレス型のバイポーラ構造または箱型のモノポール構造を採用している。

チタン電極水電解による水素製造の場合

水電解は水中に直流を通過させて水素と酸素を生成することです。燃料電池は燃料として水素を使用します。環境を最適化し、汚染を減らすために、将来的には自動車のエネルギーとして水素が使用されます。水の電気分解は水から水素を作る唯一の工業的な方法です。水電気分解において、酸素はカソード上で沈殿し、酸素がアノード上で沈殿する。反応式は、電解槽の電圧のH 2 O（電気分解）H 2 +（1/2）O 2であり、陽極過電位および陰極過電位は大部分を占める。過電圧の大きさは、使用される電極材料と関係があるべきです。

水電解の電解槽は、基本的には陽極、陰極、電解質およびダイヤフラムの4つの元素からなる。電圧損失は、電極材料と電解質の組み合わせによって大きく異なります。一般的な水電解槽では、電解質は20~30％のKOHまたはNaOH水溶液を使用し、動作温度は50~70度である。陰極には不溶性アノードにニッケルメッキ鋼板を用い、炭素鋼が用いられる。水素過電圧を低減するために、様々な表面処理方法が考慮されてきた。硫黄含有ニッケル電気メッキは日本で広く使用されています。一般的な水溶液にNaCNを添加することにより、硫黄含有ブラックグレーニッケルメッキを得ることができる。炭素鋼と比較して、その水素過電位は250~300mV低い。ニッケルメッキ鋼板と比較して、酸素過電位も約100mV低い。日本は、プロトン伝導体用の固体電解質としてフッ素樹脂系イオン交換膜を用いることができる固体高分子水電解法を開発した。固体高分子電解質の薄肉化により、電解液耐性が低下し、これは高電流密度での電解作業に有益である。固体酸化物電解質を用いると、水蒸気を用いて高温水電解法を適用することができる。このプロセスの理論的分解電圧は小さい、電気エネルギーの量を減らし、特に電解反応の抵抗である過電圧が低下する必要があります。最高および最低のセル電圧で電気分解を運転する電気分解方法。アルカリ水電解において、ニッケルめっき鋼は陽極、同一形状のニッケル、またはニッケルメッキ軟鋼、軟鋼が陰極に使用されている。新しいカソード材料として、大きな表面積を有する多孔質ニッケル電極を試すべきである。固体高分子型水電解では、強酸電解質を用いるため、電極材料を酸性腐食に対して耐性がある必要があるため、ニッケルや鉄などの安価な材料を使用することができ、高価な白金族金属材料を用いなければならない。

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