近日，材料科学与工程学院李纪红&王同洲副教授所在团队在能源材料领域期刊Advanced Powder Materials(IF=28.6)上发表题为“A comprehensive review on catalysts for seawater electrolysis”的研究论文。海南大学为第一通讯单位。

文章题目：A comprehensive review on catalysts for seawater electrolysis

出版信息：Adv. Powder Mater. 3(2024)100227.

第一作者：李纪红

通信作者：李纪红，王同洲

近年来，海水电解制氢技术取得了显著进展，展现出广阔的应用前景。然而，海水电解过程中高盐度、碱性和腐蚀性物质对催化剂的稳定性和性能构成了巨大挑战，影响了电解过程的整体效率并增加了操作成本。为应对这些挑战，研究主要集中在开发新型催化剂材料和结构，重点探索具有优异稳定性和抗腐蚀性能的催化剂，通过材料选择、表面修饰、载体设计等策略提升催化剂性能。该综述总结了最新研究进展，识别了影响催化剂稳定性的关键因素，并探讨了提高催化剂稳定性的策略，助力海水电解技术的商业化应用。

图1 影响海水电解催化剂稳定性的因素

催化剂的稳定性受多种因素影响，包括海水腐蚀、电化学降解，以及pH值、温度和压力的变化。海水中的氯离子、氧气和微生物会导致催化剂的腐蚀，主要通过氯离子攻击、电子化学腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀和表面氧化等机制，影响催化剂的性能和寿命。此外，pH值的极端变化可能导致催化剂腐蚀或溶解，同时影响反应机制和质子、电子的转移速率。温度和压力的变化同样会影响催化剂的稳定性，改变反应动力学和表面性质。因此，优化这些环境条件对于提高催化剂的稳定性和性能至关重要。

图2 海水电解的发展前景

尽管在海水电解方面已经取得了进步，但是设计长效稳定的海水电解催化剂仍迫在眉睫。

未来的研究方向将包括深入理解海水电解的基本电化学过程，开发适用于海水电解的新型高活性和高稳定性催化剂材料，推进膜技术以提高电解效率和选择性，应用先进的原位和操作表征技术以实时监测催化剂行为，以及通过计算建模和模拟优化海水电解系统。

该工作创新性地系统综述了影响海水电解催化剂稳定性的多种因素，并详细介绍了通过材料选择、表面修饰、载体材料、不同制备方案和操作条件优化等策略提高催化剂稳定性的前沿研究和应用实例。

讨论了海水电解过程中可能面临的挑战和未来研究方向，为构建性能卓越的稳定催化剂提供了科学依据和新思路，吸引化学和材料科学领域的广泛关注。

该工作得到了国家自然科学基金（Nos.52231008、52201009、52301013 和 52301190）、海南省国际科技合作计划（GHYF2023007）、海南省自然科学基金（223RC401、524QN225）、海南省教育厅（Hnky2024ZD-2、Hnky2023ZD-2）、海南大学启动科研基金（KYQD(ZR)-21105、KYQD(ZR)-23090）、海洋科学与技术协同创新中心项目（XTCX2022HYC18、XTCX2022HYC22）的支持。

文章链接：https://authors.elsevier.com/sd/article/S2772-834X(24)00058-7