电解水能量效率计算时遇到的问题：

1. 库仑量与产量的换算关系？2.  1度电能产生多少氢气？

3.  产生1立方氢气需要多少电量？4.  法拉第效率怎么算？ 水电解制氢设备

电解水是在阴极上析出氢气，阳极上析出氧气的过程，根据电解液的性质两电极反应会有所不同，但总反应都是相同的。

通电：H₂O→H₂+1/2 O₂

通电后在电势驱动下发生电子的定向移动，电子不会凭空产生、也不会凭空消失，阳极失电子数=阴极得电子数。

电量用Q来表示：

Q=I*t （1）

Q：电量，单位库仑(C)I：电流，单位安培(A)t：时间，单位秒(s)

电量Q代表通过的电流在一段时间内的积分，也等于通过的所有电子的电量总和。对于某一电极反应，电荷量Q可表示为：

Q=n*N0*e*Z （2）Q：电量，单位库仑(C)n：物质的量，单位摩尔（mol）

N0：阿伏伽德罗常数等于1mol物质的原子个数，其值约为6.022x10²³ 个，单位每摩尔（ mol^-1）

e：单个电子所带电量，约为 1.602x10^-19，单位库仑（C）

Z：反应的电子转移数

其中，每摩尔电子所携带的电荷为1法，法拉第常数F的值约为 96485 库仑/摩尔 （C/mol），即：

F=1*N0*e （3）

298.15K，101.3Kpa的标准状态下，液态水的的标准Gibbs生成自由能是-237.1kJ/mol，反过来电解水消耗的能量就是237.1kJ/mol。在无能量损耗且效率100%转化的的最理想状况下：

1度电（3600 KJ）能生产15.81 mol氢气 ~ 30.37 g氢气 ~ 0.34 m³氢气（理想气体）。

理想情况下，1 m³氢气仅需2.94度电（1÷0.34），但在实际应用中电解液的电阻损耗很大，发热严重，所以电解效率很低，一般只能达到30%-50%，所以每立方米氢气电耗为4.5~5.5度左右。

【液态水的的标准Gibbs生成自由能（-237.1kJ/mol）与氢气的燃烧热（285.8KJ/mol）分别对应电池电动势中的理论分解电压1.23 V和热中性电压1.48 V——下期内容。】

法拉第效率FE（Faradaic efficiency）的计算：

文献中常见到的法拉第效率通常是指一定电量下，实际生成目标产物的产量与理论产量的比值，或实际生成目标产物的电量与理论消耗电量的比值，用来判断反应有没有副产物发生。

FE=n实际/n理论*100%=Q实际/Q理论*100% 高纯氢气发生器

n是物质的量，实际收集的物质的量n可以换算成实际电量Q，理论电量Q可以从工作站获取。

比如要算氢气的FE，可以利用排水法（有误差）、气相色谱收集氢气的体积V，换算成物质的量n，可得到对应的转移电子的物质的量n*Z，得到实际电量Q，与理论消耗电量之比就是氢气的FE。