（周伟/文）近日，我院高继慧教授团队周伟副教授等在海水直接电解制氢催化材料设计方面取得新进展。团队提出了一种新型阴离子插层层状双氢氧化物制备方法，实现了高稳定海水直接电解，为发展新型海水制氢关键材料提供了借鉴。相关成果以《利用激活电位重合实现稳定海水直接电解》（Taking advantage of activation potential coincidence to unlock stable direct seawater splitting）为题发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials，IF=18.5）上。

氢能因其高能量密度和零碳排放特性，在双碳背景下受到广泛关注。由可再生能源驱动的电解水制氢技术是未来绿氢主要来源。然而淡水是地球上的稀缺资源，在此背景下，海水直接电解制氢非常有吸引力（海水约占地球水的 97%）。与技术相对成熟的质子交换膜电解(PEM)和碱性电解(ALK)相比，海水电解制氢技术进展缓慢。目前海水电解面临几大难题，其中由海水中Cl^-造成的氯腐蚀是最大的技术瓶颈。虽然电化学氧化形成的氯化物（例如次氯酸盐、次氯酸盐和氯气）是具有商业价值的产品，但这会导致析氧反应效率低下，进一步增加阳极的能耗，甚至发生电极腐蚀。迄今为止报道的大多数催化剂几乎无法在工业电流密度500 mA·cm^-2下稳定运行，甚至超过200小时的稳定性也非常罕见。因此，开发用于海水电解制氢的高活性、低成本和可快速合成的催化剂是研究人员关注的焦点。

为此，团队开发了一种可行的策略，通过同时氧化硫脲和CoFe来形成插层LDH结构(SO₄^2-/CoFe LDH)，实现优异的海水电解性能（265.2 mV@100 mA·cm^-2）和卓越的稳定性（1000 h @500 mA·cm^-2）。原位拉曼光谱和选区电子衍射结果表明CoFe LDH和SO₄^2-同时生成，并且SO₄^2-会插入LDH层间。层间的SO₄^2-增强了CoFe LDH的OER活性和OH^-吸附选择性，抑制了CoFe LDH的腐蚀倾向。DFT计算进一步证实，SO₄^2-的插入抑制了Cl^-吸附，并强化了Co-O键的强度。海水AEM电解槽(SO₄^2-/CoFe LDH || Pt/C)实现了高活性(2.264 V@500 mA·cm^-2)和稳定运行（150 h@500 mA·cm^-2），工作效率高达55.0%，每GGE H₂的价格低至1.211美元。

哈工大老虎机平台(中国)官方网站 为论文唯一通讯单位。我院博士研究生于洋为论文第一作者，周伟副教授为论文通讯作者，博士研究生周晓涵、硕士研究生袁骏舒和张学伟、孟晓晓副教授、孙飞教授、高继慧教授、赵广播教授参与相关研究工作。

论文链接：//advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202419871

海水直接电解制氢器件制氢特性

材料抑制氯腐蚀的机理