具有双极性膜的两性水电解能够在稳态操作下同时适应阴极和阳极的最佳pH条件，而不会改变全水分解的热力学。然而，双极膜的高电压损失对工作电流密度有很大的限制，导致制氢时的电流密度较低(< 50 mA cm^-2)。

有鉴于此，复旦大学王永刚教授和董晓丽等人，证明了MnO₂/Mn²⁺氧化还原化学和双极性膜实现的解耦性两性水电解。

本文要点

1）在MnO₂/Mn²⁺氧化还原介质的辅助下解耦两性水电解，将制氢和制氧之间的刚性耦合分离为两个独立的过程。

2）得益于MnO₂/Mn²⁺化学反应的解耦策略和高可逆性，HER工艺能够在高电流密度（高达1 A cm^-2）下工作，而OER工艺则在低电流密度下进行。

3）此外，这种两性解耦水电解系统可以与Mn-Zn电池集成，不仅可以实现从可再生能源到氢气的灵活转换，而且还可以实现从可再生能源到电能的灵活转换，从而充分利用了可再生能源。

参考文献：

Jianhang Huang, et al. Decoupled amphoteric water electrolysis and its integration with Mn-Zn battery for flexible utilization of renewables. Energy Environ. Sci., 2021.

DOI: 10.1039/D0EE03639K

https://doi.org/10.1039/D0EE03639K