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研究概述

使用可再生能源的海水直接電解（SDE）為利用豐富的海洋氫資源提供了一條可持續的途徑。然而，氯電氧化反應（ClOR）副反應嚴重降低了海水直接電解效率，并逐漸腐蝕陽極。

基于此，2024年10月15日深圳大學/四川大學謝和平院士、劉濤研究員、蘭鋮助理研究員、吳一凡副研究員在國際頂級期刊Nature Communications發表題為《Redox-mediated decoupled seawater direct splitting for?H₂?production》的研究論文。

在這項研究中，引入了氧化還原介導的策略來抑制ClOR，并建立了包含單獨的析氧反應器的解耦式海水直接電解（DSDE）系統。鐵氰化物/亞鐵氰化物（[Fe(CN)₆]^3-/4-）充當電池和反應器之間的電子介體，從而實現更動態有利的半反應，取代傳統的析氧反應（OER）。這種改變涉及直接的單電子轉移陽極反應，沒有氣體沉淀，并且有效地消除了含氯副產物的產生。

通過在低電壓下運行（在電流密度為10 mA cm^-2時約為1.37 V，在100 mA?cm^-2時約為1.57 V），甚至在Cl^?飽和的海水電解液中保持穩定性，該系統有潛力進行無氯排放的解耦式海水電解。在高性能氧化還原介體和催化劑方面的進一步改進可以提供DSDE系統更高的效益和可持續性。

圖文解讀

圖1：解耦式海水直接電解制氫策略

圖2：海水中 [Fe(CN)₆]^3-/4- 介體的氧化還原表征

圖3：[Fe(CN)₆]^4? 電化學氧化過程的表征

文獻信息

Liu, T., Lan, C., Tang, M.?et al.?Redox-mediated decoupled seawater direct splitting for H₂?production.?Nat. Commun. 15, 8874 (2024).

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