文献综述（或调研报告）：
一、电催化分解水制氢
1.1 电催化分解水原理
电催化分解水装置（图1-1）由电解池、电解液、阳极、阴极、外接电源组成。电催化分解水是燃料电池反应的逆向过程，包含两个半反应，分别为阴极的析氢反应(hydrogen evolution reaction, HER)和阳极的析氧反应(oxygen evolution reaction, OER)，其总反应方程式为：
(1)
在标准状态下，水分解反应的自由能变化为237.2 kJ/mol，阴极HER反应的标准电势为0 V，阳极OER反应的标准电势为1.23 V，因此水分解的热力学理论电压为1.23V[1]。但在实际的反应过程中，由于动力学等诸多因素影响，阴极的实际电势要低于0 V、阳极的实际电势要高于1.23 V，即水分解反应是在比理论值更大的电压下进行的。实际电压与理论电压的差值即为过电位。过电位主要包括活化过电位、浓度过电位和电阻过电位[2]。活化过电位可以通过使用高效的催化电极材料进行降低。浓度过电位是由于溶液中离子与电极表面的离子的浓度差引起的，可以通过搅拌溶液进行降低，但是搅拌也有可能会影响电极反应。而存在于外电路与工作电极表面的电阻过电位可以通过iR补偿来消除。选择高效稳定的催化电极材料可以大幅度降低过电位，提高氢气的生产效率和电能利用率。
图1-1电催化分解水装置示意图[3]
1.1.1 析氢反应
阴极发生析氢反应产生氢气，从而将电能转化为化学能，是电催化水分解中非常重要的一步反应。电解液的PH值决定着反应进行的方式。酸性条件下，HER包括三个分反应[4] ：
Volmer step (2)
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