如何高效电解水，正负极分别用什么金属?

电极：可采用石墨电极。

用直流电将水（H2O）电解，产生氢气和氧气的过程称为水电解。电流通过水（H2O）时，阴极处水被还原，生成氢气（H2），阳极处水被氧化，生成氧气（O2）。氢气的生成量约为氧气的两倍。水电解是下一代生产氢燃料的方法，将取代蒸汽重整制氢。

催化剂通常可以大大降低水电解的活化能，从而降低水电解的过电位。催化剂的好坏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大于2V的电压才能产生氢气和氧气，因为石墨并不是理想的催化剂，而由两个不锈钢电极组成的电解池则需要1.6-1.8V左右的电压才能产生氢气和氧气。研究新型催化剂以提高能源转化效率是能源领域十分关注的焦点。

在酸性环境下，铂作为析氢反应的催化剂，几乎没有过电位，塔菲尔斜率（使电流增加10倍所需的附加电压）也很小，是一种近乎理想的催化剂。但由于铂类贵金属资源稀缺，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）。氧化铱作为析氧反应的催化剂，但也依赖于稀缺的资源。同时，由于高电位和酸性环境，很少有物质能在析氧反应中同时表现出催化活性和稳定性，因此至今尚未发现氧化铱的替代品。

在碱性环境下，铂、氧化铱依然是很好的催化剂，但由于氧化物和氢氧化物在碱性环境下的稳定性，原子序数较低的过渡金属化合物有了更多的选择。例如镍基合金在析氢反应中表现出优异的催化活性和稳定性，镍铁基复合材料和部分钙钛矿材料在析氧反应中表现出优异的催化活性。