海水制氢技术制造了一款新的蓝色H2

专家认为，利用可再生电力将水分解成氢和氧是生产氢燃料最清洁的途径。但在我们生活的世界里洁净的水是一种珍贵的商品世界上三分之一的地区缺乏便捷的资源．中国的研究人员现在已经制造出一种可以直接将海水分解成氢燃料的装置。

该杂志报道了该装置自然，可以提供可持续的，制造氢的实际途径它的开发者说。“(我们的)战略实现了高效、尺寸灵活、可扩展的直接海水电解，其方式类似于淡水裂解，而运行成本却没有显著增加，”山东理工大学化学工程教授邵宗平(音译)说南京工业大学在中国。

目前，超过90%的氢是由化石燃料生产的，这导致了大量的二氧化碳排放。海洋可以成为廉价、零排放的无穷无尽的氢资源。但是用今天的电解装置来分解盐水是很困难的。

“不需要额外的能量来确保(纯净水)进入系统。”
-邵宗平，南京工业大学

电解槽有两个催化剂涂层的电极，使电流通过水。当气体从两边的水中冒出来时，一层膜将氢和氧分开。

但是海水中的杂质会引起副反应和腐蚀，Shao说。具体来说，今天的催化剂将海水中的氯离子转化为阳极的氯气。氯气是一种极具活性和腐蚀性的气体，它可以降解催化剂和电极，缩短设备的寿命。

海水中的其他离子，如镁和钙，也会与催化剂发生反应，并形成可以阻塞膜的副产物。此外，所有这些副反应降低了电解槽的效率。

去除海水中的盐分和杂质是解决这个问题的一种方法，但海水淡化和净化则需要消耗大量能源，价格昂贵．在过去，研究人员也曾尝试在催化剂上涂上涂层以防止这些副反应。邵说，这种方法已经取得了一定的成功，但并不实际。其他人已经制造了小型的、实验室规模的太阳能电解设备，这些设备是无膜的，但它们通常需要泵。

深圳大学的邵平、谢和平和他们的同事选择保留薄膜。他们重新设计了电解系统，使离子和杂质远离电极，这样就不会有副反应或腐蚀。在他们的装置中，两个电极被一层薄膜隔开，将氧和氢分开，浸泡在浓缩的氢氧化钾电解质溶液中。多孔膜将电解液与海水分开。富含氟的薄膜阻隔了液态水，但让水蒸气通过。

当电流通过电极时，电解液中的水就会被分解。溶液的浓度进一步增加，在电解质和膜外海水之间产生压力差。这导致海水自发蒸发，水蒸气通过膜扩散到电解液中，在那里它又变成液态水，补充了之前电解的水。

通过这种方式，电极上的电解水保持了源源不断的清洁水流到电极上，同时阻挡了膜外海水中的离子和其他杂质。“因此，不需要额外的能量来确保水进入系统，”Shao说，“这意味着我们的电解槽的能耗与工业碱性电解槽的能耗相似。该膜造价低廉，具有较好的防污性能。

为了展示设计的实用性，该团队制作了一个包含11个电解池的演示设备。他们用深圳湾的真海水进行了测试。该系统正常工作了130多天，每小时生产386升氢气。

研究人员目前正试图提高该系统的效率。他们说，他们可以通过尝试氢氧化钾以外的电解质和不同的电极和催化剂材料来提高性能。

Shao说，他们的设备可以用来生产氢气，同时从水中回收有用的资源，如锂。它还可以扩展到制氢以外的应用领域，比如净化工业废水。