電解海水生產氫氣，氫氣作為燃料又會生產高純度淡水，將同時實現海水淨化和產氫的目的，可謂一箭雙鵰。然而，與淡水不同，海水成分非常複雜，其中高濃度的Cl離子不僅會在陽極與電解水的產氧反應（OER）發生競爭，更會嚴重腐蝕大部分含有金屬元素的催化劑。因此如何研發廉價且高效的催化劑材料用於電解海水制氫就成為挑戰性極高的研究課題。

目前該項技術在降低能耗、電極保護等方面還有許多技術難題急需突破。

現在中國的電解海水制氫法技術已經達到很成熟了、電解海水制氫的過程原理簡單，但是耗費的成本較高，主要耗電巨大！

氫，對我們目前的發展、面臨資源匱乏的現狀、環保等都是一個非常不錯的選擇。電解水可以產生出氫和氧，這一概念很早就提出來了，經過了大量的試驗、研發、市場轉化等效果很明顯了而且還不錯哦。但是從海水裡提取氫和氧也是經過了很多年的試驗，但效果不太理想。目前主要的方法是依賴高純度的水來實現電解氫和氧但是這樣的操作成本實在太高了。

首先得了解水的電解。電源將兩個電極連線到水中。當電源開啟時，氫氣從負極（稱為陰極）中冒出氣泡，而可呼吸的氧氣在正極（即陽極）中出現。但一個前提便是，這得是高純度水，要是純度不高有雜質，那就會有影響。海水就是裡面含有各種雜質純度低的水。海水中的氯化物會腐蝕正極，從而限制了去電解裝置的使用壽命，例如氯化鈉會導致陽極嚴重的析氯副反應和電極腐蝕，電極的兩級中的陽極也就僅僅能維持12個小時，之後整個電極就垮了。

從物理學的角度講，高壓的電透過R不變的水,和電源r為0的條件下，電流增大，電子流量增大，發生電子轉移的機率增大，更易發生氧化還原反應，有利於分解成氧氣和氫氣。即電流量大出的氫就多。而電解海水的話，如果電流大腐蝕也就是增大，因此一般請情況下電解海水是在小電流下操作，出氫率不高。

該問題在今年年初得到了解決，由美國能源部，美國國家科學基金會，中國國家科學基金和中國國家重點研究與發展專案中心共同發起的，美國斯坦福大學領導的專案組研究出瞭解決方案，他們將泡沫鎳充當導體來傳電和電解，把氫氧化鎳鐵覆蓋在泡沫鎳芯的硫化鎳的上層形成電催化劑，在電解過程中，中間層硫化鎳會演變成一個負電荷層保護陽極。有了這一個保護層，以前的12小時的執行壽命將提升近100倍，達到1000多小時。在出氫的速度和數量上大大提高，再加上目前很成熟的太陽能或風能技術為其源源不斷供電，那麼未來還是十分美好的。這項技術的理論、試驗階段基本完成，還需要一段時間再次測試，之後會看看市場的反應。

這個問題一直困擾著各國，氫能源汽車其實已經研發出來了好幾年了，大眾、現代、本田、豐田都有自己的氫能源汽車，完全可以大力推廣，尤其是中國，氫能源汽車要比充電汽車還要環保，畢竟加進去的是氫氣出來的是水（而且還可以飲用的），為何中國卻不大力推廣呢？

這就好比汽車加油需要加油站，氫能源汽車也需要加氫站，憑藉中國“基建狂魔”的稱號一年建設幾千幾萬個加氫站不成問題，但每一個加氫站就好比放在鬧市區或者居民區的一個“氫彈”，威力要比原子彈還要大啊，萬一哪個加氫站爆炸那可就是一場災難啊，在目前氫氣儲能技術不太完善的前提下，氫能源車還是距離我們有點遙遠。

幾個問題，

所以電力只能從光伏，風電來，

好在光伏風電可以，

但電解海水與電解純淡水不太一樣，雜質比較囉嗦，設計周道那是副產品多，設計不周就是腐蝕電極的有害雜物，

再有就是氫氧電解分離後怎樣儲存？

氫氣，氧氣都是易燃易爆危險工業品，

需要有安全妥善的方式，

電解水，將水分解成氫和氧，是一個簡單而歷史悠久的想法。現有電解水的技術大都基於純水，而超過95%的地球水資源——海水少有關注。

近日，北京化工大學、美國斯坦福大學等合作在美國《國家科學院院刊》上發表題為“太陽能驅動的、持續穩定的海水分解制氫”的研究論文，展示了一種透過微納結構化電極電解海水制氫的新方法，並且在工業電解電流密度下具有長達上千小時的穩定性。

“這種新型電催化劑不僅解決了海水電解制氫的工程化問題，也提示了未來從海水中同時製備氫氣、氧氣、鹽的可能性。”該論文第一作者、北京化工大學化工能源有效利用國家重點實驗室、北京軟物質科學與工程高精尖創新中心副教授鄺允告訴《中國科學報》。

海水之困

氫是地球上已知的能量密度最高的物質，燃燒不排放二氧化碳，能夠緩解全球變暖問題，是未來清潔能源的解決方案之一。

電解水制氫是一種規模化制氫的潛在方案：一個電源連線到放置在水中的兩個電極上。當電源接通時，氫氣從陰極（負極）中冒出，可呼吸的氧氣從陽極（正極）冒出。從理論上講，這一方法為城市和汽車提供了動力。但目前，電解氫需將海水製備成高純度的水，生產成本很高。

“全球需要如此多的氫，所以不可能使用純淨水，”斯坦福大學化學系教授、美國國家科學院院士、該論文作者之一戴宏傑表示，“加利福尼亞州幾乎沒有足夠的水來滿足目前的需求。”

用豐富的海水資源製備氫無疑能解決這一難題。但電解過程中，海水中的氯離子易與金屬集流體發生作用而將金屬溶出，導致腐蝕的發生，限制系統的壽命。根據斯坦福大學化學系研究生、論文作者之一Michael J. Kenney的說法，普通陽極只能在海水中工作12小時左右。“然後整個電極都碎裂了。”

“這主要是因為海水中的氯化鈉會導致陽極嚴重的析氯副反應和電極腐蝕，科研界一直希望探索透過調控電解系統和電極結構來避免氯氣在陽極生成的新方法。”鄺允說。

為電極加上保護層

研究人員發現，將海水的pH值調至鹼性時，可以抑制氯離子的氧化，使得氧氣更易在陽極產生。鄺允介紹，在鹼性條件下，鎳鐵氫氧化物是目前效能較高且最穩定的析出氧氣的催化劑。“選擇鎳鐵氫氧化物作為電催化劑，或許可以同時提高電極的選擇性和穩定性。”

針對氯離子帶來的腐蝕性問題，研究人員將硫化鎳生長在泡沫鎳導體上，並將鎳鐵氫氧化物催化劑生長在硫化鎳的頂部，形成多層結構。鄺允表示，泡沫鎳起到導體的作用——傳輸電能，引發電解。在電解過程中，中間層硫化鎳會演變成一個負電荷層，保護陽極。正像兩塊磁鐵的負極互相推動一樣，帶負電荷的層排斥氯離子並阻止其到達電極內部的金屬導體部分。

Michael J. Kenney說：“有了這一層保護層，它可以執行超過1000個小時。”

此外，先前試圖將海水分解成氫燃料的研究中，由於腐蝕極易發生在較高的電流下，所以實際電解過程的電流很小，但這往往影響電解效率。此次，研究人員透過多層電極將電解電流增大到以往的10倍以上，實現以更快的速度從海水中獲得氫氣。“我認為我們創下了海水分流的記錄。”戴宏傑說，“既然已經找到了電解海水的新方法，這或許能為提高太陽能或風能驅動的氫燃料的可用性開啟大門。”

為了驗證該方法實際應用的可能性，研究人員還設計了一個太陽能驅動電解系統的演示裝置，從舊金山灣收集的海水中電解出氫氣和氧氣。

美國化學會《奈米》雜誌副主編、加州大學伯克利分校教授、勞倫斯伯克利國家實驗室電子材料專案負責人Ali Javey表示，太陽能驅動的海水分解一直是科研界的攻關目標，但多年來進展甚微，該研究首次論證了其可實施性。

像魚一樣在海中呼吸

該方法的實際應用難度和成本如何？研究人員進一步驗證發現，該方法能夠基於現有電解槽系統，使用工業電流展開工作，並且電解速度快。

德累斯頓理工大學分子功能材料系主任馮新亮評價，該研究為穩定的海水電解開發提供了經濟低廉的電催化劑方案，對氫燃料的生產具有重要意義。

“目前，該研究尚存在諸多待研究的工程細節，距離實際應用尚有一段時間。”鄺允介紹，一方面，利用太陽能、風能等可再生能源電解海水面臨能量輸入波動的問題，而且不同於實驗室執行的長時間持續電解，實際電解系統會面臨經常性的開關，這些工程實際情況都對電極的穩定性提出了新的要求，亟待科研人員攻關；另一方面，實驗室目前進行了方法、概念的驗證，實現規模化、工業化需要進行放大實驗，需要搭建一套真正實用的而非實驗室模擬的海水電解系統。

值得一提的是，未來這一新方法有望用於發電以外的新用途。鄺允表示，由於這個過程會產生可呼吸的氧氣，潛水員或潛水艇可以把裝置帶到海洋中，在不需要浮出水面換氣的情況下，使用在海底產生氧氣，實現換氣。