【AM宁波材料所建所20周年专刊】提高海水电解制氢阳极稳定性的进展

【编者按】2024年正值中国科学院宁波材料所成立20周年，为此研究所与Wiley出版社旗下Advanced Materials期刊发起了以“Dedicated to the 20th anniversary of the Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences”为题的专刊，通过综述总结的形式展示宁波材料所近年来的高质量研究工作，欢迎关注阅读。

海水电解制氢被认为是高效、绿色、可持续的新技术，有助于应对人类社会面临的能源危机以及环境问题。为了提高制氢效率，人们在催化剂/电极的活性提升上进行了大量的研究，开发了许多高活性的电极。但由于海水中复杂离子的影响，这些电极往往表现出较低的稳定性，尤其是阳极。海水中高浓度的卤素离子和电解过程中原位生成的卤化物种会对催化剂和基底造成严重腐蚀，从而大大降低阳极的稳定性，阻碍了阳极在实际工况下的进一步应用。因此，了解阳极的失效机制并提出提高其稳定性的策略至关重要。

近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所电化学与环境催化团队陆之毅研究员、徐雯雯副研究员和张思勰博士基于海水电解制氢长寿命电极开发方面的长期研究，受邀在国际知名期刊Advanced Materials上发表题为“Progress in Anode Stability Improvement for Seawater Electrolysis to Produce Hydrogen”的综述文章（Adv. Mater. 2024, DOI: 10.1002/adma.202311322）。

在该综述中，作者讨论了影响催化剂/电极稳定性的因素，全面概述了阳极失效机制，包括低选择性引起的阳极不稳定、阳极基底的腐蚀和物理损坏（图1），并总结了对应的电极设计策略，以提高其稳定性。作者归纳了几种提高阳极的稳定性电解质优化和电解槽设计的策略，提供了几种快速评估阳极稳定性的方法（图2），以帮助研究人员快速筛选稳定的催化剂/电极。最后，作者提出了较为合理的阳极设计策略，并对未来阴极开发研究提出了展望。

上述工作得到了国家重点研发计划（2023YFB4005100）、浙江省研发计划先导项目（2022C01158）、国家重点研发计划（2021YFA1502200）、宁波市“甬江引才工程”科技创新/创新团队（2021A-036-B）、宁波市科技新2025重大专项计划项目（2020Z107和2022Z205）、国家自然科学基金（22105214）、宁波市自然科学基金（2022J296）、浙江省自然科学基金（LXR22B030001）的支持。

图1 影响阳极稳定性的三个主要因素

图2 电极的评价方法

（氢能实验室 张思勰）