海水电解是一种可以在不依赖淡水的情况下实现电网规模的碳中性制氢的潜在解决方案。然而，在复杂的化学环境中，其面临着高昂的能源成本和有害的氯化学反应的严峻挑战。

近日，为了解决海水电解的两大挑战：巨大的电力消耗和因氯化学而引起的阳极腐蚀，大连理工大学邱介山教授，王治宇教授，北京化工大学孙晓明教授报道了开发了一种将海水还原和热力学有利的肼氧化相结合的有效策略。

文章要点

1）研究人员设计了一种具有超疏水-亲水和肼友好型的电催化界面的NiCo/MXene基电极。其可以全面提高界面电导率、稳定性、水/肼吸附能力和气体释放模式，以提高大电流密度下的电解性能。

2）这种混合式海水电解槽可以在0.7-1.0 V的超低电池电压下生产氢气，这完全避免了中性或碱性海水中氯对电池性能的危害。同时，在500 mA cm^-2的条件下，海水可以稳定电解达到140 h，产氢速率可达9.2 mol h^-1 g_cat^-1，具有较高的法拉第效率。在500 mA cm^-2的大电流密度下，电费成本比市售碱水电解和最先进的海水电解槽大大降低了30~52%。此外，在4.34±0.007 mol h^-1 g_cat^-1的快速速率下，肼可快速降解到仅3 ppb的较低残留量。

3）所开发的自供电混合海水电解也通过集成肼燃料电池或太阳能电池来实现，从而更好的可持续性制氢。

这项研究为有效地将海洋资源转化为氢燃料同时去除有害污染物提供了更多的机会。

参考文献

Sun, F., Qin, J., Wang, Z. et al. Energy-saving hydrogen production by chlorine-free hybrid seawater splitting coupling hydrazine degradation. Nat Commun 12, 4182 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-24529-3

https://doi.org/10.1038/s41467-021-24529-3