通过使用可再生能源进行电化学海水分解是大规模制备绿氢的一种合理并且符合可持续发展需求的方法和路径。但是实际电催化海水电解制氢存在持久性不符合需求的巨大挑战，这是因为电解过程的副反应、以及海水的复杂成分导致电极容易腐蚀导致。

人们发现，通过使用聚阳离子包裹的反式修饰改性催化剂能够避免氯离子的腐蚀，以及发展了具有较好电催化选择性的催化剂。但是电催化分解海水仍难以满足人们的实际需求。

通过海水预先脱盐处理能够避免副反应以及电极腐蚀问题，但是这种过程需要使用大量能源，在经济性上并不合理。而且脱盐模块的体积巨大，导致脱盐电解体系的尺寸难以进行方便的部署。

有鉴于此，南京工业大学邵宗平（Zongping Shao）、深圳大学谢和平（Heping Xie）等报道提出了能够克服副反应和电极腐蚀性问题的一种直接海水电解制氢方法。在验证性的电催化分解海水体系进行实际电催化制氢，能够在电流密度为250 mA cm^-2 的情况进行3200 h持续的稳定工作。

本文要点

（1）

将基于自发驱动相变机理进行原位海水纯化的结构与电解纯水结合，通过使用疏水性多孔聚四氟乙烯（PTFE）防水透气膜构建气体透过电极界面，使用浓KOH作为自润湿电解液，构建了可直接进行电解腐蚀性海水的电解槽。这种设计的特点是，膜结构能够让水蒸汽进行扩散传输，同时阻碍海水和杂质离子的扩散传输。在电催化反应过程中，海水和电解质之间不同的水分子蒸汽压能够驱动海水蒸发生成水蒸气，随后水蒸气跨膜扩散到浓KOH电解质，随后重新液化。这种相变传输策略从海水中提取了纯水，对离子的阻碍效率达到100 %。

（2）

这种电催化体系具有高效、尺寸可调、能够大规模化的优势，与纯水电解体系类似，同时操作成本没有明显增加。重要的一点是，这种电催化制绿氢体系的结构和机理有助于实现一步完成污水处理、资源回收、制氢。

参考文献

Xie, H., Zhao, Z., Liu, T. et al. A membrane-based seawater electrolyser for hydrogen generation. Nature (2022)

DOI: 10.1038/s41586-022-05379-5

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05379-5