电解水制氢用电极网产品性能测试方法

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CASME

团体标准

T/CASMEXXXX—2024

电解水制氢用电极网产品性能测试方法

Testmethodforperformanceofelectrodemeshproductsforhydrogenproductionby

electrolysisofwater

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

2024-XX-XX发布2024-XX-XX实施

中国中小商业企业协会  发布

T/CASMEXXXX—2024

电解水制氢用电极网产品性能测试方法

1范围

本文件规定了电解水制氢用电极网产品的术语和定义、测试条件、性能指标、测试方法、测试仪器、

测试步骤、测试报告等。

本文件适用于雷尼镍制作的电解水制氢用电极网产品的电化学性能测试。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T6682-2006分析实验室用水规格和实验方法

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

雷尼镍raneynickel

雷尼镍（又译兰尼镍），是一种由带有多孔结构的镍铝合金的细小晶粒组成的固态异相催化剂。

全水解totalhydrolysis

电化学全解水是一种绿色、环保和高效的制氢方式，涉及析氧（OER）和析氢（HER）两个半反应。

析氢反应hydrogenevolutionreaction

电催化析氢反应为电解水阴极半反应，反应产物为氢气。

析氧反应oxygenevolutionreaction

电催化析氧反应为电解水阳极半反应，产物为氧气。

阴极cathode

阴极指的是得电子发生还原反应的电极，在电解池中与电源的负极相连。

阳极anode

阳极指的是失电子发生氧化反应的电极，在电解池中与电源的正极相连。

工作电极workingelectrode

工作电极简称WE又称研究电极，是指所研究的反应在该电极上发生。工作电极可以根据研究性质来

预先确定电极材料，最普通的“惰性”固体电极材料是玻碳、铂、金、银、铅和导电玻璃等。工作电极

因实验需要，常用工作电极夹固定，常用的有铂电极夹和玻碳电极。

对电极counterelectrode

对电极简称CE，又称辅助电极，该电极和工作电极组成回路，使工作电极电流通畅，以保证所研究

的反应在工作电极上发生。与工作电极相比，对电极应具有较大的表面积，使得外部所加的极化电压作

用于工作电极上，对电极本身电阻要小，且不容易极化，做实验时，对电极的形状和位置对实验结果也

有影响。常用对电极有不同规格和尺寸的铂电极或石墨棒电极。

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参比电极referenceelectrode

参比电极简称RE，是指一个已知电势、接近于理想不极化的电极。参比电极上基本没有电流通过，

用于测定工作电极相对于参比电极的电极电势。不同研究体系可选择不同的参比电极，常用的参比电极

有Ag/AgCl电极、饱和甘汞电极、汞氧化汞电极和硫酸亚汞电极等，需根据电解质溶液体系正确选择不

同的参比电极。

电解液浓度electrolyteconcentration

电解液是化学电池使用的介质，在碱性电解水测试中，一般常用两种浓度电解液：

——工业条件：质量比30%的KOH溶液（7.62mol/L）；

——实验室：1mol/L的KOH溶液（pH=13.6）。

电流密度electriccurrentdensity

电流密度矢量是描述电路中某点电流强弱和流动方向的物理量。其大小等于单位时间内通过某一单

位面积的电量，方向向量为单位面积相应截面的法向量，指向由正电荷通过此截面的指向确定。

镍铝粉比例nickelaluminumpowderratio

镍粉和铝粉的质量比。

示例：镍：铝=4:1，表示在镍铝粉末中，镍粉的重量占比为80%，铝粉的重量占比20%。

4测试条件及性能指标

测试条件

4.1.1电极材料的规格(材质、目数、丝径、平米重、厚度、涂层成分比例、上粉量等)。

4.1.2材料的处理工艺(喷砂及喷涂的工艺、脱铝的工艺)。

4.1.3每种方案分别检测3组数据，求平均，并保留对应的测试报告曲线图。

4.1.4性能指标1：达到某一电流密度时，其电解电压的绝对值越小约好。

4.1.5性能指标2：在2V电解电压下，电流密度越大越好。

4.1.6根据不同的样件尺寸，制定不同的性能指标标准。

4.1.7需要在同等检测条件下进行产品性能指标的对比。

4.1.8工业领域电解液浓度为30%KOH溶液，每次测试前需更换。

4.1.9使用电机夹固定自支撑电极网片。

4.1.10电极之间的距离通过电解槽聚四氟乙烯盖孔位/电解池模具控制。

性能指标

电解水制氢用电极网产品按性能指标测试内容制定测试方案，分别如表1。析氧析氢电化学性能测

试方案和如表2全水解电化学性能测试方案，具体如下：

表1析氧析氢电化学性能测试方案

性能指标

电解液样件尺寸

检测项目检测项目对电极参比测试电流密度过电位η

（mm）

电极浓度温度(A/㎡)(V)

析氢对电极-石10x10/-2000

雷尼镍汞/氧化汞

（HER）墨30%的KOH室温50x50/-4000

溶液25~30℃

析氧对电极-石10x10/2000

镍网汞/氧化汞

（OER）墨50x50/4000

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表2全水解电化学性能测试方案

性能指标1性能指标2

电解液样件尺寸

检测项目阴极阳极测试温度固定电流密电压标固定电压电流密度

浓度（mm）

度(A/㎡)准(V)(V)(A/㎡)

10x10/20001.8

30%KOH60~

全水解

雷尼镍镍网溶液50x50/

80℃40002.0

500x500

5电化学测试

测试仪器及用具

5.1.1测试器具：电化学工作站、恒电位测试仪；

5.1.2解池模具（实验室）；

5.1.3小型电解槽；

5.1.4工业电解槽。

测试原理

析氧（HER）/析氢（OER）电化学性能测试均以30%KOH为电解液，使用常规三电极体系，在规定温

度下使用电化学工作站进行。分别以Hg/HgO电极为参比电极，石墨电极为对电极，催化剂涂覆盖的镍网

作为工作电极，测试所得的电极电势根据能斯特方程转换为可逆氢电极电势（RHE），计算得到过电位(η)。

全解水电化学性能测试以30%的KOH为电解液，使用常规两电极电解槽，在80℃下使用电化学工作站，

催化剂修饰的镍网作为阴极，原网为阳极进行测试。

6测试方法

线性伏安扫描法（LSV）

给予某种测试所需要的电压范围，赋予必要的扫描速率，测试时电压随着时间的增呈线性增长，可

以获得电流随变压变化的曲线图即为极化曲线，又称为LSV曲线。

扫描速率均为5mV/s。HER的电压测试范围为-0.5—-1.6V，OER的电压测试范围为0—1.5V，全

解水的电压测试范围为0.8—2.5V。

循环伏安曲线（CV）

控制电极电势以不同的速率，随时间以三角波形一次或多次反复扫描，电势范围是使电极上能交替

发生不同的还原和氧化反应，并记录电流－电势曲线。

在非法拉第区域以不同扫速测试CV，可以计算得到电极材料的双电层电容。

计时电流法（CA）

计时电流法是评价电催化稳定性中最为常用的一个方法，通常以恒定电位，测试电流随时间变化的

曲线（即i-t曲线），测试时长为100小时及以上，在长期测试中，所检测的电流密度的波动可以忽略不

计，这表明电催化剂具有稳定性。

计时电位法（CP）

计时电位法通过给电解池的工作电极上施加一个迅速上升的脉冲电流并以时间作为函数，测量记录

本电极与参比电极之间电压（即v-t曲线），测试时长一般为100小时及以上，在长期测试中，所检测的

电压的浮动可以忽略不计，这表明电催化剂具有稳定性。

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此外，自支撑型电催化剂的机械稳定性是另一个重要的性能指标，可以证实活性组分在实际长期运

行过程中是否发生相变或从基体上脱落。多步计时电位法（CP），可以显示在不同电压响应和电流密度

的长期变化。在长期的测试中，当自支撑电催化剂的电流密度恢复到初始值时，可实现电位的恢复，这

表明自支撑电催化剂与基体之间具有良好的界面，具有出色的机械稳定性。另外一种方法是比较初始循

环和连续循环上千/万次CV循环后的LSV曲线对比，若测试样品性能未见明显变化，说明具有良好的稳定

性。

7测试步骤

a)性能测试：测试样品线性伏安曲线（LSV），得到样品催化性能；在2V电压下，电流密度达

到xxxA/m2视为合格；

b)稳定性测试：①测试样品计时电位（v-t曲线），在xxxA/m2电流密度下，得到样品xxx小时

的稳定性运行数据视为合格；②测试样品计时电流（i-t曲线），在2V电压下，得到样品

xxxx小时的稳定性运行数据视为合格；

c)涂层附着力测试：测试计时电流（i-t曲线），模拟实际应用环境，启停xxx次，观察样品是

否脱落。

8测试报告

测试完成后形成文字信息的测试报告，在报告中应体现以下信息：

a)依据标准名称。

b)测试仪器设施。

a)测试类型。

b)测试编号。

c)性能指标数值。

d)测试结论。

e)其他。

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A

A

附录A

（资料型）

测试报告示例

析氧析氢电化学性能测试报告

测试编号：日期：

性能指标

电解液样件尺寸

检测项目工作电极对电极参比测试电流密度过电位η

（mm）

电极浓度温度(A/㎡)(V)

测试结论：

检测人员：审核：

全水解电化学性能测试报告

测试编号：日期：

性能指标1性能指标2

电解液样件尺寸固定电流

检测项目阴极阳极测试温度电压标准固定电压电流密度

密度

浓度（mm）(A/

(V)(V)(A/㎡)

㎡)

测试结论：

检测人员：审核：

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《电解水制氢用电极网产品性能测试方法》

团体标准编制说明

一、任务来源

碱性电解电极（镍丝网或拉伸网或其他方式表面做催化工艺）作

为碱性电解槽的核心部件，重要性不言而喻。早些年，电解槽多数使

用稳定供电进行电解水制氢用于高价值项目，因此对于制氢的效率、

成本关注度较低，对于作为关键零部件的电极关注度更是甚少。加之

电解槽本身市场容量小，对电极的研究投入和关注度也就更少。也因

此在过去的20余年，电极的技术迭代、质量及稳定性，以及性能的检

测和表征手段方面几乎没有太大的发展。

目前行业内还没有统一规范的团体标准，急需规范，也是从再生

利用科学流程等层面给出科学合理的指标，指导现阶段产业科学发展。

经标准起草组及专家组多次调研论证，根据《团体标准管理规定》《中

国中小商业企业协会团体标准管理办法》有关规定，特立项本标准。

二、起草单位

本标准由中国中小商业企业协会提出并归口。本标准由英凯模金

属网有限公司、南通德晋昌光电科技有限公司、江苏齐纳氢能科技有

限公司、郑州立佳热喷涂机械有限公司、扬州锦润网带制造有限公司、

华兴中科标准技术（北京）有限公司参与起草。

三、标准的编制原则

1

标准起草小组在编制标准过程中，以国家、行业现有的标准为制

订基础，结合我国目前氢能源的发展现状，按照GB/T1.1—2020《标

准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定及相

关要求编制。

四、标准编制过程

2023年12月28日，中国中小商业企业协会正式批准《电解水制

氢用电极网产品性能测试方法》团体标准立项。

2024年04月24日，团体标准启动会议召开。

五、标准主要内容

41测试条件及性能指标

41.4测试条件

41.4.1电极材料的规格（材质、目数、丝径、平米重、厚度、涂层成

分比例、上粉量等）。

41.4.2材料的处理工艺（喷砂及喷涂的工艺、脱铝的工艺）。

41.4.3每种方案分别检测3组数据，求平均，并保留对应的测试报告

曲线图。

41.4.4性能指标1：达到某一电流密度时，其电解电压的绝对值越小越

好。

41.4.5性能指标2：在2V电解电压下，电流密度越大越好。

2

41.4.6根据不同的样件尺寸，制定不同的性能指标标准。

41.4.7需要在同等检测条件下进行产品性能指标的对比。

41.4.8工业领域电解液浓度为30%KOH溶液，每次测试前需更换。

41.4.9使用电机夹固定自支撑电极网片。

41.4.10电极之间的距离通过电解槽聚四氟乙烯盖孔位/电解池模具控

制。

41.5性能指标

电解水制氢用电极网产品按性能指标测试内容制定测试方案，分

别如表1.析氧析氢电化学性能测试方案和如表2.全水解电化学性能测

试方案，具体如下：

析氧析氢电化学性能测试方案

性能指标

检测项检测项参比电解液测试样件尺电流密

对电极过电位

目目电极浓度温度寸（mm）度（A/

η(V)

㎡)

析氢对电极汞/氧10x10/-2000

雷尼镍30%的

（HER）-石墨化汞室温50x50/-4000

KOH溶

析氧对电极汞/氧25~30℃10x10/2000

镍网液

（OER）-石墨化汞50x50/4000

全水解电化学性能测试方案

检测阴极阳极电解测试温样件尺性能指标1性能指标2

项目液度寸（mm）

3

性能指标1性能指标2

电解固定电电流

检测测试温样件尺电压固定

阴极阳极液流密度密度

项目度寸（mm）标准电压

浓度（A/（A/

（V)（V)

㎡)㎡)

30%10x10/20001.8

全水雷尼60~

镍网KOH50x50/

解镍80℃40002.0

溶液500x500

42电化学测试

42.4测试仪器及用具

1.1.1测试器具：电化学工作站、恒电位测试仪

1.1.2解池模具（实验室）

1.1.3小型电解槽（标方&电极面积）

1.1.4工业电解槽

42.5测试原理

析氧（HER）/析氢（OER）电化学性能测试均以30%KOH为电解液，

使用常规三电极体系，在规定温度下使用电化学工作站进行。分别以

Hg/HgO电极为参比电极，石墨电极为对电极，催化剂覆盖的镍网作为

工作电极，测试所得的电极电势根据能斯特方程转换为可逆氢电极电

势（RHE），计算得到过电位（η)。

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全解水电化学性能测试以30%的KOH为电解液，使用常规两电极电

解槽，在80℃下使用电化学工作站，催化剂修饰的镍网作为阴极，原

网为阳极进行测试。

43测试方法

43.4线性伏安扫描法（LSV）

给予某种测试所需要的电压范围，赋予必要的扫描速率，测试时

电压随着时间的增呈线性增长，可以获得电流随变压变化的曲线图即

为极化曲线，又称为LSV曲线。

扫描速率均为5mV/s。HER的电压测试范围为-0.5—-1.6V，OER

的电压测试范围为0—1.5V，全解水的电压测试范围为0.8—2.5V。

43.5循环伏安曲线（CV）

控制电极电势以不同的速率，随时间以三角波形一次或多次反复

扫描，电势范围是使电极上能交替发生不同的还原和氧化反应，并记

录电流－电势曲线。

在非法拉第区域以不同扫速测试CV，可以计算得到电极材料的双

电层电容。

43.6计时电流法（CA）

计时电流法是评价电催化稳定性中最为常用的一个方法，通常以

恒定电位，测试电流随时间变化的曲线（即i-t曲线），测试时长为100

小时及以上，在长期测试中，所检测的电流密度的波动可以忽略不计，

这表明电催化剂具有稳定性。

5

43.7计时电位法（CP）

计时电位法通过给电解池的工作电极上施加一个迅速上升的脉冲

电流并以时间作为函数，测量记录本电极与参比电极之间电压（即v-t

曲线），测试时长一般为100小时及以上，在长期测试中，所检测的电

压的浮动可以忽略不计，这表明电催化剂具有稳定性。

此外，自支撑型电催化剂的机械稳定性是另一个重要的性能指标，

可以证实活性组分在实际长期运行过程中是否