先应用、再发《自然》，这项研究为何这么干？

 

“你听说了吗，我们去年落地了全球首个500千瓦电解海水制氢装置上了新闻联播。”北京化工大学化学学院教授孙晓明在接受《中国科学报》采访时按耐不住自豪。

6年来，孙晓明团队瞄准的是海水制氢技术。最近，他们联合香港城市大学教授刘彬等团队在《自然》发表了一项重要成果，揭示并解决了利用可再生能源实现海水产氢的难题，首次实现了电解海水产氢设备抗波动10000小时的稳定运行。

跟一般论文发表的路径不同，其实这项技术早在2022年就走出实验室、实现了商用。

值得一提的是，论文从投递到确定发表仅用时四个月。顺利收获顶刊并不是技术走向应用的开始，反倒是团队成果产业化的“高分答卷”。

超10000小时稳定运行，阴极是关键

走进孙晓明团队的实验室，只见密密麻麻的导线与透明软管遍布实验台，它们与大大小小的电解槽相连，共同组成电解装置。通电通水后，电解槽的阴极产氢气，阳极产氧气。

这项成果就诞生在这“杂乱”的环境中。

孙晓明课题组实验室一隅。赵婉婷摄

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电解海水时，阳极在氧化电位下工作，容易过度氧化、并受到海水腐蚀，而阴极处于还原电位，受到的影响较小。因此，过去的研究主要关注阳极材料的改良，忽略了对阴极的研究。

此外，制氢需要依靠大量电力支撑。光伏风电本是理想的绿色能源，然而，太阳能、风能是间歇、波动的，天黑或无风时就无法给设备供电，长此以往就会导致电解设备频繁启动和关闭。

孙晓明团队注意到，如果利用这样波动的电力制氢，一旦设备“停工”，阴极就会经历长时间的放电，从而受到不可逆的氧化损伤。此外，停工时海水中的卤化物阴离子（如氯离子）也会加剧对阴极的腐蚀。

“目前，大多数研究使用稳定电流评价电极的性能，而针对波动供电情况下，阴极失效的问题还没有对策。”孙晓明解释，在现有技术条件下，无法真正将可再生能源物尽其用。

“用最廉价的水和电，制最经济的氢，是我们的初衷。”

于是，孙晓明团队针对这一难题，基于团队过去开发的抗海水腐蚀的磷化物电解材料体系，设计NiCoP-Cr