我国科研团队提出一种新的解耦式海水直接电解制氢策略

氢能是全球公认的清洁能源，也是实现“碳中和”目标的重要途径，陆地水资源有限，科学家们把目光投向海洋。海洋是地球上最大的“氢矿”。海水电解制氢是未来能源体系重要发展路径。

氢能已经成为日益重要的战略能源。目前，全球公布氢能战略的国家和地区已经超过50个，其不仅关系到经济发展向绿色低碳转型，更是保障能源稳定供应的重要路径。

氢可作为高经济性精细化工产品的原料，还可以作为冶金和精炼过程中的还原剂，实现工业降碳的目标。此外，氢还可以直接作为能源提供给大型车辆、船舶使用，并作为长时间、大规模的储能介质。

据了解，实现海水制氢主要存在两条技术路线：第一，含盐海水直接电解制氢，该技术路线要针对催化剂、电极材料进行特殊设计，使得电极能够在海水中稳定、高效电解，还不能产生副产物；第二，海水原位淡化纯化再电解，其原理是利用先进隔膜材料，让海水原位汽化穿膜，以纯水水蒸气形式进入电解槽，将其余成分的离子都隔绝在隔膜之外。

传统海水电解水制氢主要难点之一是海水中含有大量的氯离子（Cl-），在电解过程中，氯离子会在阳极发生氧化反应，生成氯气（Cl2）和次氯酸根（ClO-），这些副产物具有强烈的氧化腐蚀性，会对电极材料、双极板金属材料以及下游的气液分离器等造成腐蚀‌。

而中国工程院院士、深圳大学教授谢和平团队就海水中的氯离子引发副反应和电极腐蚀现象，提出一种新的解耦式海水直接电解制氢策略，将有助于丰富和进一步构建破解海水复杂成分影响的海水电解制氢理论体系和技术框架。

据悉，该研究针对海水制氢中最棘手的氯离子干扰难题，引入氧化还原介导的解耦策略，利用兼具热力学和动力学优势的阳极反应，巧妙规避了传统电解水制氢过程中析氧反应与氯离子反应的直接竞争，大幅降低了电化学腐蚀。

同时，该研究探明了电解系统阴极析氢反应与阳极亚铁氰酸根氧化反应的高效性，厘清了解耦体系下氧气自发稳定产出的反应机理，实现全新系统在真实海水环境下250小时长时间稳定运行。其进一步拓宽了谢和平院士团队海水无淡化原位直接电解制氢全新原理技术体系，将为海水直接电解制氢的产业化发展提供理论指导。