绿氢大规模商业化指日可待！

3月5日，北京化工大学孙晓明教授、周道金研究员团队在国际顶级期刊《自然》（Nature）发表题为《10000小时稳定的间歇性碱性海水电解》的突破性研究，成功破解海水电解制氢领域困扰国际学界十余年的技术瓶颈，为绿氢大规模商业化扫清障碍。

三重创新机制，破解海水电解两大“杀手”

海水电解可直接利用丰富的海洋资源，避免了淡水制氢的局限性（每吨氢需消耗9吨淡水），但长期受困于氯离子腐蚀和间歇性电源引发的电极氧化两大难题。

海水中Cl浓度高达0.5 M，电解过程产生的次氯酸盐会严重腐蚀电极材料；而风光电的波动性供电更导致阴极电位反转，加速材料氧化失活。过往研究多聚焦阳极材料改性（如钌铱涂层），但阴极在停机时的“静默腐蚀”始终无解。

孙晓明团队合成了基于金属磷化物纳米阵列并覆盖氧化层的NiCoP-Cr2O3催化析氢电极，NiCoP-CrO催化剂通过以下三重创新实现突破：

智能钝化层：停机时，磷酸盐（PO³）与铬氧化物形成致密保护层，隔绝氯离子与氧气；重启时钝化层可逆还原，暴露高活性镍钴磷核心，TOF-SIMS证实其动态自修复特性。

静电排斥护盾：磷酸盐层表面带负电，与Cl同性相斥，理论计算显示Cl在钝化层的吸附能达+1.2 eV（未保护镍表面为-0.8 eV），物理阻断腐蚀通道。

元素协同牺牲：球差电镜显示，停机时钴（Co）优先氧化为CoO，保护镍（Ni）维持零价态活性，类似“锌牺牲阳极”但效率更高。

成本性能“双杀”，加速商业化

在模拟风光电波动的严苛测试中，NiCoP-CrO催化剂展现出颠覆性性能。

万小时级稳定性：0.5 A/cm²电流密度下连续运行14个月，电压衰减率仅0.5%/千小时，远超IEA商用电解槽8万小时寿命标准。

极端工况验证：每10分钟启停一次的“魔鬼测试”中，4500次循环后性能零衰减，较传统NiCo-LDH催化剂寿命延长超5倍。

工业级电流突破：在含20% NaOH的海水电解液中实现10 A/cm²超强电流，700小时运行后催化剂结构完整，为千兆瓦级制氢工厂奠定基础。

孙晓明团队的技术通过延长电解槽维护周期（从“月”至“年”）和降低能耗，显著推动绿氢平准化成本（LCOH）向灰氢靠拢。若结合非贵金属阳极（如NiFe-LDH），材料成本可再降30%。国际能源署预测，随着技术进步，2030年绿氢成本有望降至20元/kg，2050年进一步降至10元/kg。

目前，该研究获得了国家重点研发计划（2022YFA1504000）支持，产业化进程全面提速。

中国将氢能纳入“十四五”战略性新兴产业，计划2030年绿氢占比超50%。随着沿海地区“海上风电+电解工厂”模式铺开，绿氢有望成为能源转型的核心载体，助力全球碳中和目标。海水制氢的这一突破不仅是科学上的“从0到1”，更将重塑未来能源格局。

       原文标题 : 《Nature》：海水制氢技术是怎样炼成的？