​大化所ACS Energy Lett.：电极原位电化学还原重建，促进长期整体海水分解

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​大化所ACS Energy Lett.：电极原位电化学还原重建，促进长期整体海水分解
海水电解可直接与沿海光伏发电站、海上流动风电场等剩余的电能相结合，降低制氢成本。然而，海水电解制氢装置的效率和稳定性仍然面临着许多挑战。海水环境中含有大量的氯离子(Cl–)，在海水电解阳极过程中会引起与OH–的竞争吸附，限制了反应动力学。海水中的氯离子会造成阳极材料连续中毒、效率低下和活性金属溶出，导致催化剂失活。大多数人主张采用沉淀回收法回收海水分解过程中的阳极溶解的金属。然而，目前仍然缺乏简单、廉价、可持续的离子回收策略。
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针对整体海水分解过程中阳极催化剂活性金属溶解失活和氯中毒的影响，中国科学院大连化物所邵志刚和俞红梅等提出了一种实时、简便的阳极电化学还原重构电沉积-回收策略(简称RR)。通过在阳极上施加还原电位，将来自状泡沫NiFe (NFF)载体的溶解Fe离子转化为亲电的FeOOH，并将其附着在NiCoS纳米棒阵列(NAs)的表面。FeOOH作为催化剂表面的“电子储存器”能够促进阳极形成不饱和配位非晶γ-NiOOH活性相，抑制催化剂氯中毒。同时，NiCoS NA通过RR优化了电子结构，促进*OH的吸附和*OOH的去质子化，从而增强海水氧化释放氧气。
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在碱性模拟海水中进行了10000次CV循环后，制备的RR FeOOH-NiCoS NA/NFF催化剂仍然保持了初始纳米结构，并且获得了更优异的OER活性(Tafel斜率为50.2至45.0 mV dec-1)，这优于大多数文献报道的海水OER催化剂。
值得注意的是，RR优化的NiCoS NAs/NFF||NiCoS NAs/NFF电解槽在600 mA cm-2下能够连续电解海水超过500小时，性能衰减率仅为265.4 μV h-1，显示出巨大的应用潜力。总的来说，该项研究通过在苛刻的电解条件下回收溶解的金属阳离子来提高长期电解性能，为实时优化阳极动力学提供了一条可行的途径。
Operando electrochemical reduction reconstruction boosted long-term overall seawater splitting. ACS Energy Letters, 2025. DOI: 10.1021/acsenergylett.4c03209

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