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大连化物所提出螯合剂介导双电层调控策略 实现直接海水电解制氢

2026-10-09 11:52:12

上证报中国证券网讯(记者 韩远飞)10月8日,大连化物所发布消息,近日,该所燃料电池研究部燃料电池系统科学与工程研究中心(DNL0301组群)邵志刚研究员团队联合澳大利亚科廷大学邵宗平教授团队,在直接海水电解制氢阴极界面调控研究中取得新进展。团队通过向海水电解液引入螯合剂乙二胺四亚甲基膦酸钠(EDTMPS),开展双电层工程化调控,同步解决了海水析氢动力学迟缓,以及阴极钙、镁氢氧化物沉积等关键难题,实现了安培级电流密度下长周期稳定的海水电解。在本工作中,团队向海水电解体系中引入多功能螯合剂EDTMPS,提出了一种电解液介导的双电层调控策略。研究发现,吸附在铂电极表面的EDTMPS,一方面可通过螯合作用捕获海水中的镁离子、钙离子,抑制氢氧化物的成核与生长;另一方面能够破坏界面水分子的氢键网络,提升反应活性更高的低氢键配位水分子占比。与此同时,EDTMPS可增大双电层厚度、削弱界面电场强度,驱动界面水分子由传统的H-down构型向利于吸附的O-down构型翻转,降低水分子重组与解离能垒。此外,EDTMPS中大量的磷—氧基团可与Pt活性位点形成双功能协同效应,进一步加速水的解离过程,提升了析氢活性。基于该策略组装的海水电解池,在2.41 V下即可实现1 A cm⁻²的工业级电流密度,并可在安培级动态电流密度条件下稳定运行2500小时。该工作阐明了电解液改性对电极—电解液界面水分子构型及双电层结构的调控机制,为发展高效、稳定的直接海水电解制氢技术提供了新思路。(作者 上海证券报)
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