氢气（H2）是一种具有能量密度高、燃烧清洁高效等优点的绿色能源，被广泛认为是未来能够替代传统化石燃料的最有希望的能源之一。在多种生产制氢的技术中，电解水技术因其高纯度、操作简便的优势，成为实现可再生能源向氢能转化的关键途径。而在实际生产中，由于淡水资源越发稀缺，使用淡水作为电解水技术的原料会造成巨大的经济和人力成本。因此，电解海水制氢成为了更具吸引力的选择。这种方法不仅可以减轻淡水资源需求压力，而且可以扩大对海洋资源的利用。然而，与电解纯水相比，电解海水具有更多挑战和瓶颈。自然海水中富含盐分和杂质，特别是 Cl‾ 的浓度较高，这会导致在阳极上产生氯酸盐，从而对催化剂和电解槽的稳定性产生不利影响。除此之外，阳离子如 Ca2+ 和 Mg2+ 以及海水中的微生物杂质易在电极表面聚集形成钝垢层，严重降低电解效率。近年来，研究人员已经针对这些挑战进行了大量探索和研究。

近日，环境学院杨明辉教授作为唯一通讯作者，在国际顶级综述期刊《Chemical Society Reviews》上发表了主题为“金属氮化物用于海水电解（Metal nitrides for seawater electrolysis）”的综述文章（DOI: 10.1039/D3CS00717K），我校是该文章的唯一通讯单位。本综述聚焦于具有优异化学稳定性和催化特性的金属氮化物在海水电解领域的应用。文章详细介绍了电解海水过程中的电极反应和基本参数，总结了催化剂导电基底的类型和选择原则，并对目前海水电解催化剂的设计原则进行了深入分析。文章着重探讨了基于金属氮化物的电催化特性、合成方法和设计策略。最后，作者对金属氮化物在海水电解领域的未来发展进行了展望，并强调了推动海水电解制氢产业进一步发展所需要解决的关键科学问题。

该项目得到了国家自然科学基金（项目编号：61971405）和大连理工大学基本科研业务费（项目编号：DUT22RC(3)050，DUT23YG135）的支持。

相关论文信息：

第一作者：扈华帅（2021级博士生，大连理工大学环境学院）

通讯作者：杨明辉教授（大连理工大学环境学院）

通讯单位：大连理工大学

文章链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/cs/d3cs00717k