海水制氫：將氯鹼工業變為「綠氫工業」

近日，荷蘭化學家Marc Koper發現了一種催化劑，可以讓海水電解過程中的陽極產生氧氣而避免產生氯氣，無需去除海水中的鹽分就可產出氫氣和氧氣。

這種技術可以使氫從海水中直接生產，從而緩解地球上稀有的淡水儲備的消耗。

「在電解海水過程中，最終目標是在陰極產生氫氣，」荷蘭萊頓化學研究所的博士生Jan Vos解釋說。「在陽極上形成的最理想的產物是氧，因為它對環境無害。然而，鹽水電解過程中，陽極上也會形成有毒氣體氯氣。」

目前，研究人員製成了一種催化劑，它可以減少氯氣的形成，有利於氧氣的形成。催化劑由兩種金屬氧化物組成：氧化銥（IrOx）和一層二氧化錳（MnOx），只有十幾納米厚。

銥是一種對氧氣和氯氣都具有高催化活性的材料，錳氧化物可以防止氯離子附著在電極上形成離子層，即防止氯氣的生成。

該技術通過錳氧化物鍍層阻隔了氯離子，防止氯離子在電極上放電形成氯氣，將海水原本的氯鹼制氫變為單純的電解水制氫，不產生劇毒氣體氯氣，達到綠色生產的目的。

在我國，東南沿海地區氯鹼工業發達，但由於化工企業對氯氣的需求量有限，且氯鹼副產氫具有回收率低等諸多問題，因此尚未形成成熟的氯鹼制氫體系。

而此技術可以將氯鹼制氫轉化為純粹的電解水制氫，利於在節約稀缺淡水資源的同時建立高針對性的氫氣產業鏈，對沿海地區氯鹼工業轉型和新能源工業的發展都有較大利好。

但事實上，由於該催化劑使用到了高催化活性的銥氧化物電極，而銥及相關電極材料的價格遠高於目前廣泛使用的鉑氧化物、鉑合金電極及鍍鉑電極。

如果不尋找更廉價的電極材料以解決催化活性問題，恐難以將這種技術投入大規模應用。

而如果採用低活性的催化劑代替，電解水制氫的高能耗問題則又將顯露無疑。這些應用難題都有待研究人員進一步攻關。

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來源：能鏈

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