在电解水制氢时，水发生电化学反应，在阴极产生氢气，在阳极产生氧气。纯水作为电解质时，为弱电解质，电离程度低，且导电能力较差，因此往往会在水溶液中加入容易电离的电解质用于增加电解液的导电性。碱性电解质制氢的效果较好，不会腐蚀电极和电解池中的设备，通常采用浓度为20%～30%的KOH或者NaOH溶液作为电解质，并且通常用镀镍钢板或者镍铜铁作为阳极催化剂，镀有镍或者镍钴合金的钢材则作为阴极催化剂，运行时，施加的电压一般在1.9 V到2.6 V之间。
主流电解水制氢技术碱性电解水制氢：技术成熟，已商业化，但存在电流密度低、气体交叉混合等问题。通过采用微间隙或零间隙结构可提升效率，未来应开发低成本非贵金属催化剂。质子交换膜电解水制氢：具有高电流密度、高气体纯度等优点，但成本高、材料腐蚀问题突出。研究聚焦于开发非贵金属催化剂，降低成本并提高材料耐腐蚀性。阴离子交换膜电解水制氢：成本效益高，但处于起步阶段，膜材料性能和设备应用有待探索。未来需优化非贵金属催化剂，开发新型纳米结构材料。固体氧化物电解水制氢：高温下效率高，但稳定性和耐久性不足。研究重点是开发新型材料和催化剂，解决高温下的稳定性问题。
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