电解水催化剂

催化剂通常可以大大降低电解水的活化能，从而降低电解水的过电位。催化剂的质量决定了水电解所需的总电压和电能转化为氢能的效率。例如，由两个石墨电极组成的电解池通常需要2 V以上才能产生氢气和氧气，因为石墨不是理想的催化剂，而由两个不锈钢电极组成的电解池产生氢气和氧气大约需要1.6-1.8V。研究提高能量转换效率的新型催化剂是能源领域关注的焦点。

在酸性环境中，铂是析氢反应的催化剂，几乎没有过电位，塔菲尔斜率非常小(电流增加10倍需要额外的电压)，几乎是理想的催化剂。然而，由于铂这种贵金属资源的稀缺，科学家们正在寻找一些廉价的催化剂(过渡金属硫化物、碳化物和磷化物)。氧化铱是析氧反应的催化剂，但也依赖于稀缺资源。同时，由于高电位和酸性环境，很少有物质能同时表现出析氧反应的催化活性和稳定性，所以至今没有找到氧化铱的替代品。

铂和氧化铱在碱性环境下仍然是很好的催化剂，但由于氧化物和氢氧化物在碱性环境下的稳定性，低原子序数的过渡金属的选择更多了。例如，镍基合金对析氢表现出优异的催化活性和稳定性，镍铁基复合材料和一些钙钛矿材料对析氧表现出优异的催化活性。