近日，武汉纺织大学化学与化工学院、省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室徐卫林院士团队的万骏教授，与澳大利亚阿德莱德大学金桓宇研究员、Michael Goodsite教授合作，在国际学术期刊One Earth（IF=14.9）上发表了题为“Advancing Direct Seawater Electrocatalysis for Green and Affordable Hydrogen”的综述论文。南澳大学于慧敏研究员为第一作者。One Earth期刊为国际顶级期刊Cell的姊妹刊，属四大跨学科姊妹刊中地球科学类的首本期刊，致力于聚焦环境科学与可持续发展研究领域。
用于电解水体系的能源电催化材料和器件是绿色氢能高效制备的核心技术，对实现2050年“零碳排放”目标至关重要。现阶段，基于淡水体系的商业电解水装置已经有效实现氢能源的高效制备。但可持续能源（太阳能、风能等）主要集中于干旱缺水地区，无法实现绿色氢能的大规模可持续制备。因此利用海洋可持续能源驱动的海水、盐碱水直接裂解制氢更有利于绿色氢能的发展。目前，为了解决海水中复杂组分对电极的腐蚀问题，通常需要对海水进行初步净化和深度提纯，这本质上无异于淡水裂解。如图1所示，该论文通过系统分析电催化海水裂解，发现催化剂与电解质的优化改性对克服阳极氯化学反应与阴极氢氧化钙/镁反应极具潜在价值。揭示出海水直接裂解的两个关键因素：高稳定催化剂与电解槽装置。阐明新型电极材料与电解槽结构对电解稳定性和高能耗的有效改善。提出测试准则的制定、稳定催化剂与原位脱盐装置的设计是加速可持续与低成本海水裂解的关键。
图1. 蓝色经济促进可再生能源系统的海水直接电解
在Cell Press专访中，金桓宇认为可持续能源富集区域通常处于外海或者沙漠地带，十分缺乏淡水资源，进而制约了绿氢的产业化进程。以澳大利亚为例，澳洲的太阳能资源十分丰富，部分沿海地区的太阳年辐照总量可达7621~8672 MJ m-2，但是这些地区的淡水资源十分匮乏。海水直接裂解制氢显得尤为关键。于慧敏认为反向渗透技术所得水无法达到商用的质子交换膜电解槽的纯度要求，而多步的海水纯化过程又会极大增加成本。影响海水直接裂解的两个关键因素是高稳定催化剂与新型电解槽装置的研发。万骏认为海水作为氢气生产的原料，生产的氢气被利用后又会产生淡水。这些淡水可以直接被收集和使用，或者用来补给原本是咸水的含水层和水库。这能极大促进初级生产（农场和淡水渔业），从多方面解决偏远地区发展问题。
万骏教授团队长期从事清洁能源材料与智能纺织品的研究，其中基于电催化水裂解，尤其是利用气相微波对催化剂的新型构筑开展了系列研究。近日，还与华中科技大学姚永刚教授团队合作，在Acta Phys. -Chim. Sin.上发表了题为“Microwave Shock Process for Rapid Synthesis of 2D Porous La0.2Sr0.8CoO3 Perovskite as an Efficient Oxygen Evolution Reaction Catalyst”的论文，并作为封面文章。该系列工作进一步拓展了微波技术在电催化水裂解领域的应用。（https://fzcljs.wtu.edu.cn/info/1095/1751.htm）
论文链接：
Huimin Yu, Jun Wan*, Michael Goodsite, Huanyu Jin*, Advancing Direct Seawater Electrocatalysis for Green and Affordable Hydrogen. One Earth 2023, 6, 267-277.
全文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590332223000830
