氢气是清洁能源，其燃烧热量是汽油的3倍、酒精的3.9倍、焦炭的4.5倍。在碳达峰、碳中和的大背景下，加速开发利用氢能源具有广阔的产业前景，为此科学家们开发了许多制氢的方法。

在中学我们都做过一个实验，将水通电来产生氢气。电解水制氢就是最高效的制氢方法之一。

▲水通电产生氢气实验（图片来自网络）

海水制氢不简单

目前比较成熟的电解水制氢需要淡水作为原料，但地球上的水资源中大约96%都是海水，那能不能用海水来制氢呢？

然而，由于海水成分复杂，尤其是海水中的氯离子对电极阳极腐蚀严重，容易损坏设备，导致无法维持长时间电解，无法满足大规模工业化要求。

▲阳极受到腐蚀并损坏的照片（图片来源：中国科学院宁波材料技术与工程研究所）

“同性相斥”提升制氢效率

近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所团队，在海水电解阳极稳定性研究领域取得了新进展，成果发表于《先进材料》。

科研团队受到“同电荷排斥”的启发，发展出了“同离子排斥”策略，通过在电极表面构筑氯化银层，对溶液中的氯离子产生排斥，对阳极进行保护。

研究人员使用覆盖有催化剂的阳极，在其表面负载银纳米颗粒，使这些银纳米颗粒在电解海水的过程中转化成氯化银（AgCl）颗粒。这就相当于在阳极表面构建了一层氯离子层，避免腐蚀情况发生。

▲水裂解生成氢气的示意图（图片来自网络）

实验表明，经过处理的阳极可以有效排斥附近溶液中的自由氯离子，从而减轻氯离子对阳极的腐蚀作用，大大提高了阳极电解水的稳定性，提高寿命。

进一步对比实验显示，没有负载银颗粒的阳极电极，由于没有氯离子层保护，腐蚀严重，寿命较短。经过处理的阳极在碱性海水中可以实现超过5000小时的稳定工作。

这种策略也在不同催化材料上得到了交叉验证，阳极寿命均提高了一个数量级以上。

这项研究解决了海水电解制氢技术中的重要问题，为商业化应用提供了新的可能性。

来源：中国科学院宁波材料技术与工程研究所

责任编辑：曹旸、王颖