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綠氫大規模商業化指日可待！

3月5日，北京化工大學孫曉明教授、周道金研究員團隊在國際頂級期刊《自然》（Nature）發表題為《10000小時穩定的間歇性堿性海水電解》的突破性研究，成功破解海水電解制氫領域困擾國際學界十余年的技術瓶頸，為綠氫大規模商業化掃清障礙。

三重創新機制，破解海水電解兩大“殺手”

海水電解可直接利用豐富的海洋資源，避免了淡水制氫的局限性（每噸氫需消耗9噸淡水），但長期受困于氯離子腐蝕和間歇性電源引發的電極氧化兩大難題。

海水中Cl濃度高達0.5 M，電解過程產生的次氯酸鹽會嚴重腐蝕電極材料；而風光電的波動性供電更導致陰極電位反轉，加速材料氧化失活。過往研究多聚焦陽極材料改性（如釕銥涂層），但陰極在停機時的“靜默腐蝕”始終無解。

孫曉明團隊合成了基于金屬磷化物納米陣列并覆蓋氧化層的NiCoP-Cr2O3催化析氫電極，NiCoP-CrO催化劑通過以下三重創新實現突破：

智能鈍化層：停機時，磷酸鹽（PO³）與鉻氧化物形成致密保護層，隔絕氯離子與氧氣；重啟時鈍化層可逆還原，暴露高活性鎳鈷磷核心，TOF-SIMS證實其動態自修復特性。

靜電排斥護盾：磷酸鹽層表面帶負電，與Cl同性相斥，理論計算顯示Cl在鈍化層的吸附能達+1.2 eV（未保護鎳表面為-0.8 eV），物理阻斷腐蝕通道。

元素協同犧牲：球差電鏡顯示，停機時鈷（Co）優先氧化為CoO，保護鎳（Ni）維持零價態活性，類似“鋅犧牲陽極”但效率更高。

成本性能“雙殺”，加速商業化

在模擬風光電波動的嚴苛測試中，NiCoP-CrO催化劑展現出顛覆性性能。

萬小時級穩定性：0.5 A/cm²電流密度下連續運行14個月，電壓衰減率僅0.5%/千小時，遠超IEA商用電解槽8萬小時壽命標準。

極端工況驗證：每10分鐘啟停一次的“魔鬼測試”中，4500次循環后性能零衰減，較傳統NiCo-LDH催化劑壽命延長超5倍。

工業級電流突破：在含20% NaOH的海水電解液中實現10 A/cm²超強電流，700小時運行后催化劑結構完整，為千兆瓦級制氫工廠奠定基礎。

孫曉明團隊的技術通過延長電解槽維護周期（從“月”至“年”）和降低能耗，顯著推動綠氫平準化成本（LCOH）向灰氫靠攏。若結合非貴金屬陽極（如NiFe-LDH），材料成本可再降30%。國際能源署預測，隨著技術進步，2030年綠氫成本有望降至20元/kg，2050年進一步降至10元/kg。

目前，該研究獲得了國家重點研發計劃（2022YFA1504000）支持，產業化進程全面提速。

中國將氫能納入“十四五”戰略性新興產業，計劃2030年綠氫占比超50%。隨著沿海地區“海上風電+電解工廠”模式鋪開，綠氫有望成為能源轉型的核心載體，助力全球碳中和目標。海水制氫的這一突破不僅是科學上的“從0到1”，更將重塑未來能源格局。

       原文標題 : 《Nature》：海水制氫技術是怎樣煉成的？