李箐教授、王谭源副教授课题组在直接电解海水制氢领域取得进展

      氢能作为一种清洁而具有高能量密度的二次能源，有望在将来取代传统的化石能源成为一种通用的能量载体。海水占地球水资源总量96%以上，使用风能，太阳能，潮汐能等可再生能源的海水电解制氢是一种清洁且可持续的制氢方式，实现了水-氢/氧循环，这对未来的可再生能源计划至关重要。然而，天然海水成分复杂，pH接近中性。一方面，中性海水缺乏H+/OH-，导致氢析出反应和氧析出反应的动力学迟缓；另一方面，天然海水中存在氯化物的氧化、局部pH变化引起的催化剂腐蚀问题以及杂质带来的催化剂钝化失活现象。因此，相较于常规电解水制氢技术，直接电解天然海水制氢具有更大的挑战性。近年来，电解海水制氢催化剂研究得到的了广泛的关注，但由于海水自身的复杂性，直接电解海水制氢技术是否具备经济意义存在一定争议。

      近期，华中科技大学李箐教授、王谭源副教授团队和美国纽约州立大学布法罗分校的武刚教授团队合作发表了关于直接电解海水制氢催化剂设计的综述，重新评估了近年来围绕直接电解海水制氢技术的争议，阐述了设计具有高活性，高选择性和长期稳定性直接海水电解制氢催化剂的重要性及必要性，并根据海水电解制氢阴极和阳极处不同工作机理，对近年来报道的海水电解制氢催化剂进行系统了梳理，囊括了贵金属催化剂、非贵金属催化剂和非金属催化剂等类型。

     同时，作者结合前期工作对现有直接海水制氢电催化剂的常用设计策略进行了归纳总结（活性位点设计、协同效应调节和表面工程的优化），并对未来海水电解催化剂的设计与应用进行了评价和展望。作者认为在今后的催化剂设计中应该从明晰海水介质中相关反应机理、设计位点提升催化剂的本征活性、增加催化剂活性位点密度以及优化三相界面上的传质行为等角度着手，以实现高效的直接电解海水制氢。作者希望通过该综述可以引起研究人员对于设计新型海水电解催化剂的关注和兴趣，同时相信伴随着海水电解制氢催化剂的发展，新能源产业与绿色经济也将在未来占据更为重要的地位。