利用海水替代高純水為原料進(jìn)行電解制氫，被認(rèn)為是一項具有綠色可持續(xù)潛力的新技術(shù)。海水中含有大量的氯離子（Cl^-），特別是在陽極的情況下，這些氯離子會引發(fā)電極的腐蝕，造成不可逆轉(zhuǎn)的損害，導(dǎo)致電解性能急劇下降。陽極腐蝕問題仍是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

近期，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所氫能實驗室研究員陸之毅帶領(lǐng)的電化學(xué)環(huán)境催化團(tuán)隊，基于前期對海水電解陽極穩(wěn)定性的研究，在海水電解陽極穩(wěn)定性研究方面取得了新進(jìn)展。該團(tuán)隊受簡單氯化銀沉淀的啟發(fā)，設(shè)計了新的表面氯化物固定策略。該策略通過在催化劑表面負(fù)載銀納米顆粒并原位生成氯化銀納米顆粒，實現(xiàn)對電極表面雙電層電容中的氯離子的特異性排斥，從而顯著提高了海水電解中陽極的穩(wěn)定性。實驗結(jié)果表明，經(jīng)過優(yōu)化的NiFe層狀雙氫氧化物（LDH）@Ag電極在1 M NaOH + 0.5 M NaCl或1 M NaOH + 海水電解液中以400 mA cm^-2的電流密度工作時，可以實現(xiàn)超過5000或2500小時的穩(wěn)定性。該研究通過理論模擬和實驗結(jié)果證實，在陽極表面形成的AgCl可以顯著降低陽極表面附近的游離Cl^-離子濃度。此外，該表面氯化物固定策略還在不同催化材料上得到了驗證，揭示了一種通用性方法，可將海水分解用的陽極的穩(wěn)定性提高一個數(shù)量級以上。這一研究解決了海水電解制氫技術(shù)中的重要問題，為其商業(yè)化應(yīng)用提供了新的可能性。

該成果發(fā)展了有效提高陽極穩(wěn)定性的普適性策略，將加快堿性低品質(zhì)水（如自來水和天然水）的電解技術(shù)在工業(yè)規(guī)模上的商業(yè)化進(jìn)程。相關(guān)研究成果以Ag Nanoparticle-Induced Surface Chloride immobilization Strategy Enables Stable Seawater Electrolysis為題，發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials，DOI：10.1002/adma.202306062）上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、寧波市“甬江引才工程”科技創(chuàng)新/創(chuàng)新團(tuán)隊項目、浙江省重點研發(fā)計劃先導(dǎo)項目、寧波市“科技創(chuàng)新2025”重大專項計劃項目、國家自然科學(xué)基金和寧波市自然科學(xué)基金的支持。

圖1. （a）Cl^-攻擊水滑石電極示意圖；（b）表面修飾Ag顆粒后，有效排斥溶液中自由氯離子示意圖。

圖2. （a-d）NiFe-LDH和NiFe-LDH@Ag在堿性鹽電解液和海水中的CV、Tafel曲線和阻抗譜；（e-h）堿性鹽電解液中不同電位下NiFe-LDH和NiFe-LDH@Ag的Bode圖、等效電路模型和擬合數(shù)據(jù)圖；（i）NiFe-LDH和NiFe-LDH@Ag陽極在不同電解液中的穩(wěn)定性。