海水电解制氢技术面临的挑战

目前，海水电解制氢是直接利用海水制备氢气最为成熟的技术，尽管已取得良好进展，但目前的研究仍处于早期阶段，依然面临着一些关键性挑战：

首先，对于海水电解槽，天然海水的成分复杂，如溶解的离子、细菌/微生物和杂质/沉淀物等，不可避免地导致催化剂的效率下降或对电解槽部件产生腐蚀。因此，海水的过滤/净化是直接海水电解所必需的。

其次，HER和OER电催化剂的长期耐久性也是具有挑战性的任务之一，因为活性位点在海水裂解过程中易中毒或被堵塞。在这方面，采用合适的隔膜将催化剂与海水中的离子隔离，或开发具有抗腐蚀能力的催化剂，是针对这一问题的潜在解决方案。

第三，海水电解中OER选择性受到竞争的巨大挑战。为了克服这种竞争，采用碱性海水电解质、开发具有OER选择性活性中心催化剂或在催化剂上使用氯阻挡层成为目前有效解决方案。

第四，为了深入理解海水裂解的反应机理，有必要开发先进的表征技术，如原位显微镜、光谱学和色谱法等技术。此外，迫切需要结合原位表征和理论计算对电催化剂在实际工作条件下的催化行为进行研究。

第五，目前对海水裂解的研究主要局限于实验室水平。为了满足工业规模氢气生产的要求，设计和放大用于海水电解的新型电解槽，以及开发合适的催化剂，仍需进行大量工作，借鉴工业淡水分离系统的成功经验有可能加快这一进程。

为解决以上问题，未来通过纳米工程、表界面工程、掺杂、包覆、理论计算辅助探究活性位点来开发高性能HER/OER催化剂，以及采取选择性渗透、覆盖钝化层、净化、海水蒸气等方式来避免海水离子和杂质对电解反应的干扰，以及开展海水电解制氢的放大试验将进一步促进海水电解制氢技术的发展。

文章来源：能源星球

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