第一作者：赵亮
通讯作者：赖建平教授，王磊教授
通讯单位：青岛科技大学
论文DOI：10.1016/j.apcatb.2023.122996
大电流密度下直接碱性海水电解制氢是海洋能源项目的关键技术。然而，不溶性沉淀导致的催化剂中毒是一个需要解决的关键问题。在这项工作中，我们使用了分子金属硫系化合物修饰Pt/CNT电催化剂。在碱性海水直接电解过程中，改性的Pt/CNT电催化剂能有效减少阴极表面不溶性沉淀的形成，有利于析氢反应的稳定运行。理论模拟和原位实验均表明，改性的Pt/CNT受到配位作用的影响形成配位化合物，有效地阻止了不溶性沉淀物的形成。采用改性的Pt/CNT电催化剂的碱性阴离子交换膜（AEM）电解槽在2.0 V和60℃下表现出工业要求的电流密度（1.0 A cm−2），并且能够持续稳定运行超过600 h。
化石燃料的过度使用对环境造成越来越严重的污染。因此，迫切需要发展可持续的清洁能源。水力电解生产的高纯氢（H2）具有能量密度高、无中毒、零污染的特点。它是一种零碳排放的新能源，被认为是处理环境和能源问题的理想燃料。到目前为止，许多高纯淡水碱性电解池已经开发用于小规模制氢。然而，淡水的工业电解高度依赖于特定地点的水资源，在某些地区可能受到限制。海水占地球总水量的97%以上，需要大量的海水资源来大规模和可持续地生产氢气。然而，由于天然海水的复杂性，直接电解海水的研究较少。在目前的研究中，将基于自驱动相变机制的原位水净化过程集成到海水电解中，从而解决了副反应的问题。然而，这项研究依赖于自透气防水膜。最近的文献报道，原位产生的局部碱度有助于避免在电极上的沉淀物的形成。上述研究均是关于中性海水的直接电解。在大电流密度下直接电解碱性海水现在更具吸引力，不仅可以与工业生产相匹配，而且可以抑制氯的氧化。但是，这一过程尚未得到实施。这是因为在阴极析氢电流密度大的过程中，大量的阳离子（Mg2+，Ca2+）通过静电效应吸附在阴极表面，导致在催化剂表面上产生更多的不溶性沉淀物。因此，需要开发一种具有高活性、稳定性和耐腐蚀性的电催化剂，以提高直接电解海水制氢的稳定性。
这项研究揭示了分子金属硫系化物修饰电催化剂的有效策略，可以有效防止催化剂表面形成不溶性沉淀物，从而在直接碱性海水中的大电流密度条件下用于制氢和其他还原反应。
Zhao L., Zhou S., Lv Z., Xu W., Liu J., Liu Z., Zhang Q., Lai J.*, Wang L.* Anti-precipitation molecular metal chalcogenide complexes modification for efficient direct alkaline seawater splitting at the large current density. Appl. Catal. B Environ. (IF=24.319), 2023. DOI: 10.1016/j.apcatb.2023.122996
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122996
赖建平，青岛科技大学化学与分子工程学院，教授，博导，泰山学者青年专家，山东省优青。主要从事超小纳米（2-5 nm）金属基能源电催化材料的研究。发表SCI论文一百余篇，其中以通讯/第一作者身份在Nat. Commun. (2), Chem, Joule,ACS Cent. Sci.,Energy Environ. Sci. (2), Adv. Mater.,Adv. Energy Mater. (5),Adv. Funct. Mater. (3),Nano Lett.(2),Appl. Catal. B: Environ. (11)等国际著名期刊上发表SCI论文八十余篇，影响因子10以上六十余篇，他引5000余次。主持科研项目包括山东省泰山学者人才工程计划项目、山东省优秀青年基金、国家青年基金等项目。
课题组网站：https://www.x-mol.com/groups/lai_jianping/publications
王磊 教授，博士生导师，青岛科技大学环境与安全工程学院院长，山东省杰青，博士生导师。2006 年博士毕业于吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室，同年来青岛科技大学工作至今。担任Nano Research, Chinese J. Catal., EcoEnergy等杂志编委，兼任青岛市科技服务协会会长，山东省清洁生产协会副理事长。近五年以通讯作者在在Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., ACS Nano, Energy Storage Mater., Nano Energy, Sci. China Mater.等国内外重要学术期刊上发表SCI论文390余篇，其中影响因子大于10.0的论文160余篇，所发论文近五年被他引12000余次，H因子56。授权发明专利56项。近五年主持国家自然科学基金、山东省重大科学工程、山东省杰出青年基金等项目十余项。
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