不管是堿性還是PEM，電解水制氫機理基本相通，其反應包括陰極析氫反應(HER)和陽極析氧反應(OER)兩個半反應，今天一起來分別看看析氧反應(OER)和析氫反應(HER)。

電解水制氫原理：析氧反應(OER)和析氫反應(HER)

1.析氧反應(OER)

析氧反應(Oxygen Evolution Reaction，OER)，指氫氧根離子或水失去電子，生成氧氣的過程，發生在電解槽的陰極。

析氧反應(OER)涉及多電子轉移過程，動力學反應較慢，是制約整個水電解裝置效率的關鍵因素。不同條件的OER反應步驟不一樣：酸性條件下，兩個水分子轉化為四個質子(H+)和一個氧分子；在中性和堿性介質中，主要是四個氫氧根離子氧化成兩個水分子和一個氧分子。

酸性條件下OER的步驟如下:

堿性條件下OER的步驟如下:

其中*表示催化劑表面的活性位點，“ads”表示中間產物(OHads, Oads, OOHads, O2ads)的吸附狀態。

電解水制氫原理：析氧反應(OER)和析氫反應(HER)

OER機理示意圖

2.陰極析氫反應(HER)

電解水時，質子或水合氫離子在陰極得到電子，發生還原反應，生成氫氣析出，該過程簡稱為氫還原反應(Hydrogen Evolution Reaction，HER)。

陰極析氫反應（HER）可基于Volmer-Heyrovsky機制或Volmer-Tafel機制發生，堿性和酸性條件的演化步驟相似。

堿性條件下HER的步驟如下:

酸性條件下HER的步驟如下:

其中*表示催化劑表面的活性位點，ads表示中間體(Hads)的吸附狀態。

電解水制氫原理：析氧反應(OER)和析氫反應(HER)

酸性(左)和堿性(右)介質中的HER機理，圖靈科創

來源：綜合整理自邃瞳科學云、氫眼所見等

原文始發于微信公眾號（艾邦氫科技網）：電解水制氫原理：析氧反應(OER)和析氫反應(HER)

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