氫能作為一種清潔而具有高能量密度的二次能源，有望在將來取代傳統(tǒng)的化石能源成為一種通用的能量載體。海水占地球水資源總量96%以上，使用風能，太陽能，潮汐能等可再生能源的海水電解制氫是一種清潔且可持續(xù)的制氫方式，實現(xiàn)了水-氫/氧循環(huán)，這對未來的可再生能源計劃至關重要。然而，天然海水成分復雜，pH接近中性。一方面，中性海水缺乏H+/OH-，導致氫析出反應和氧析出反應的動力學遲緩；另一方面，天然海水中存在氯化物的氧化、局部pH變化引起的催化劑腐蝕問題以及雜質(zhì)帶來的催化劑鈍化失活現(xiàn)象。因此，相較于常規(guī)電解水制氫技術，直接電解天然海水制氫具有更大的挑戰(zhàn)性。近年來，電解海水制氫催化劑研究得到的了廣泛的關注，但由于海水自身的復雜性，直接電解海水制氫技術是否具備經(jīng)濟意義存在一定爭議。
近期，華中科技大學李箐教授、王譚源副教授團隊和美國紐約州立大學布法羅分校的武剛教授團隊合作發(fā)表了關于直接電解海水制氫催化劑設計的綜述，重新評估了近年來圍繞直接電解海水制氫技術的爭議，闡述了設計具有高活性，高選擇性和長期穩(wěn)定性直接海水電解制氫催化劑的重要性及必要性，并根據(jù)海水電解制氫陰極和陽極處不同工作機理，對近年來報道的海水電解制氫催化劑進行系統(tǒng)了梳理，囊括了貴金屬催化劑、非貴金屬催化劑和非金屬催化劑等類型。 同時，作者結(jié)合前期工作對現(xiàn)有直接海水制氫電催化劑的常用設計策略進行了歸納總結(jié)（活性位點設計、協(xié)同效應調(diào)節(jié)和表面工程的優(yōu)化），并對未來海水電解催化劑的設計與應用進行了評價和展望。作者認為在今后的催化劑設計中應該從明晰海水介質(zhì)中相關反應機理、設計位點提升催化劑的本征活性、增加催化劑活性位點密度以及優(yōu)化三相界面上的傳質(zhì)行為等角度著手，以實現(xiàn)高效的直接電解海水制氫。作者希望通過該綜述可以引起研究人員對于設計新型海水電解催化劑的關注和興趣，同時相信伴隨著海水電解制氫催化劑的發(fā)展，新能源產(chǎn)業(yè)與綠色經(jīng)濟也將在未來占據(jù)更為重要的地位。 論文信息 Rationally Designing Efficient Electrocatalysts for Direct Seawater Splitting: Challenges, Achievements, and Promises Jianyun Liu, Shuo Duan, Hao Shi, Tanyuan Wang,* Xiaoxuan Yang, Yunhui Huang, Gang Wu,* Qing Li* Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202210753
