电解海水制氢的挑战、策略与未来

范容莉1,2, 赵敏跃1, 邹志刚1, 李朝升1,2 （1.南京大学现代工程与应用科学学院, 固体微结构物理国家重点实验室, 人工微结构科学与技术协同创新中心;2.南京大学, 江苏省纳米技术重点实验室）

摘要：大规模利用可再生能源电解水制备“绿氢”是实现“双碳”目标, 乃至构建可持续社会的重要保障. 使用海水等低品质水作为原料进行电解制备绿氢引起了广泛的研究兴趣. 但海水成分复杂, 对电解系统的耐久性造成了严重挑战, 阻碍了该技术的实际应用, 甚至引发了对其经济可行性的担忧与争论. 本文概述了电解海水的催化机理, 总结了目前电解海水的主要挑战, 重点回顾了目前析氧反应和阳极替代反应电催化剂及器件设计的最新进展, 最后对电解海水制氢的未来发展前景与趋势进行了预测和展望.

关键词：电催化, 海水分解, 析氧反应, 阳极替代反应, 电解槽设计