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　　水電解制氫可能是實現碳中和的一種有吸引力的方式，特別是當與太陽能和風能等可再生能源結合使用時。

　　水分裂涉及電解電池中的水的分解，在施加電壓的情況下，在陰極產生氫氣，同時在陽極產生氧氣。然而，在淡水中表現良好的析氫和析氧催化劑在海水中會變得不那么有效，因為大量的離子會促進不必要的反應和催化劑中毒。

　　海水中具有強腐蝕性的氯離子發生復雜的反應，與氧氣的生成競爭，產生有害化合物，如次氯酸鹽。因為氫氣的生產取決于在兩個電極上穩定和有效的反應，這些離子是海水裂解的主要挑戰。

　　化學家張華斌(音譯)解釋說，次氯酸鹽的生成是因為它需要比析氧反應更低的操作電壓來滿足工業需要。

　　解決這一問題的一種方法是設計具有較低電壓要求的選擇性陽極催化劑。鎳銥單層陽極催化劑由于其金屬組分間的協同作用，在海水中的性能和穩定性得到了提高。

　　張的團隊設計了一種方法，為海水裂解提供高效、穩定的析氫電催化劑。研究人員創建了微型立方反應堆，其中催化劑被包裹在硫化鉬保護殼中。該催化劑核心由碳支持的鉬基氧化還原活性化合物組成，具有沸石樣有序納米孔結構。

　　利用基于金屬有機框架的方法，研究人員將金屬配合物前驅體與連接劑結合，并在表面活性劑的存在下生成類似沸石的鋅鉬立方。他們將得到的結構與硫代乙酰胺在乙醇中回流混合，形成一個封閉在薄硫化鋅殼中的立方氧化鉬相。

　　接下來，在選擇性蝕刻硫化鋅外層以產生納米反應器之前，他們在高溫下將立方相材料轉化為所需的硫化鉬包封的氧化還原活性化合物。

　　該納米反應器在淡水和海水中均表現出較高的電催化活性和穩定性。

　　化學家張華斌(音譯)說：

　　“其顯著的活性和穩定性歸功于其獨特的結構。”

　　“內核顯示出大量的活性位點，這些活性位點促進了氫氣的產生，外殼層中出現了一些亞納米大小的孔，允許水分子滲透并進入內部活性位點。”

　　“相當于一件鎖子甲，外殼也能阻止和防止鹽沉積在活性部位。”

　　納米反應器的分級結構將電解與副反應隔離開來。張說：“與智能住宅類似，主要反應發生在房間里，而副反應發生在后院。”

　　他們的研究結果發表在《化學催化（Chem Catalysis）》雜志上。

　　研究人員目前正在設計具有特定配置的先進催化劑，以在海水裂解過程中實現更可持續的能量轉換。

　　他們還在研究催化過程中反應中心的結構演變和行為，以獲得對海水裂解技術的深入了解，為未來的發展和大規模商業化提供基礎。