我國科研團隊提出一種新的解耦式海水直接電解制氫策略

氫能是全球公認的清潔能源，也是實現“碳中和”目標的重要途徑，陸地水資源有限，科學家們把目光投向海洋。海洋是地球上最大的“氫礦”。海水電解制氫是未來能源體系重要發展路徑。

氫能已經成為日益重要的戰略能源。目前，全球公布氫能戰略的國家和地區已經超過50個，其不僅關系到經濟發展向綠色低碳轉型，更是保障能源穩定供應的重要路徑。

氫可作為高經濟性精細化工產品的原料，還可以作為冶金和精煉過程中的還原劑，實現工業降碳的目標。此外，氫還可以直接作為能源提供給大型車輛、船舶使用，并作為長時間、大規模的儲能介質。

據了解，實現海水制氫主要存在兩條技術路線：第一，含鹽海水直接電解制氫，該技術路線要針對催化劑、電極材料進行特殊設計，使得電極能夠在海水中穩定、高效電解，還不能產生副產物；第二，海水原位淡化純化再電解，其原理是利用先進隔膜材料，讓海水原位汽化穿膜，以純水水蒸氣形式進入電解槽，將其余成分的離子都隔絕在隔膜之外。

傳統海水電解水制氫主要難點之一是海水中含有大量的氯離子（Cl-），在電解過程中，氯離子會在陽極發生氧化反應，生成氯氣（Cl2）和次氯酸根（ClO-），這些副產物具有強烈的氧化腐蝕性，會對電極材料、雙極板金屬材料以及下游的氣液分離器等造成腐蝕?。

而中國工程院院士、深圳大學教授謝和平團隊就海水中的氯離子引發副反應和電極腐蝕現象，提出一種新的解耦式海水直接電解制氫策略，將有助于豐富和進一步構建破解海水復雜成分影響的海水電解制氫理論體系和技術框架。

據悉，該研究針對海水制氫中最棘手的氯離子干擾難題，引入氧化還原介導的解耦策略，利用兼具熱力學和動力學優勢的陽極反應，巧妙規避了傳統電解水制氫過程中析氧反應與氯離子反應的直接競爭，大幅降低了電化學腐蝕。

同時，該研究探明了電解系統陰極析氫反應與陽極亞鐵氰酸根氧化反應的高效性，厘清了解耦體系下氧氣自發穩定產出的反應機理，實現全新系統在真實海水環境下250小時長時間穩定運行。其進一步拓寬了謝和平院士團隊海水無淡化原位直接電解制氫全新原理技術體系，將為海水直接電解制氫的產業化發展提供理論指導。