利用海水替代高純水為原料進(jìn)行電解制氫是一項被認(rèn)為具有綠色可持續(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。陽極腐蝕問題仍然是一個嚴(yán)重挑戰(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(shí)驗(yàn)室陸之毅研究員帶領(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（Research 2020, 2020, 2872141; Angew. Chem. Int. Edit. 2021, 60, 22740），在海水電解陽極穩(wěn)定性研究方面取得了新的進(jìn)展。該團(tuán)隊受簡單氯化銀沉淀的啟發(fā)，設(shè)計了一種新的表面氯化物固定策略，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(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)超過5000或2500小時的穩(wěn)定性。通過理論模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，證實(shí)了在陽極表面形成的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(yàn)證，揭示了一種通用性方法，可以將海水分解用的陽極的穩(wěn)定性提高一個數(shù)量級以上。這項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。

　　該項研究成果發(fā)展了一種有效提高陽極穩(wěn)定性的普適性策略，將大大加快堿性低品質(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。工作以“Ag Nanoparticle-Induced Surface Chloride immobilization Strategy Enables Stable Seawater Electrolysis”為題發(fā)表在國際知名期刊Advanced Materials上（DOI: 10.1002/adma.202306062）。

　　該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2021YFA1502200）、寧波市“甬江引才工程”科技創(chuàng)新/創(chuàng)新團(tuán)隊（2021A-036-B）、浙江省研發(fā)計劃先導(dǎo)項目（2022C01158）、寧波市科技新2025重大專項計劃項目（2022Z205、2020Z107）、國家自然科學(xué)基金（22105214、52201285、22379154）、寧波市自然科學(xué)基金（2022J296）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