安徽省绿碳化学重点实验室研究人员在尿素辅助海水电解节能制氢方面取得新进展

近日，阜阳师范大学安徽省绿碳化学重点实验室张美琳老师与武海教授合作，在海水尿素耦合电解节能制氢方向取得研究突破，相关成果以“P‑Cu cooperatively modulated NiMoO₄ micropillars enable energy‑saving hydrogen production in alkaline seawater assisted by urea electrolysis”为题发表于国际知名期刊《Renewable Energy》（中科院1区Top，IF 9.1），实验室为唯一通讯单位。

海水电解制氢可以摆脱淡水资源的约束，但海水中氯离子容易产生腐蚀性次氯酸盐副产物，同时传统析氧反应能耗高，限制了实际应用。采用尿素氧化、替代阳极析氧反应，既能降低电解电压、规避析氯副反应，还可以同步处理尿素类废水，是很有前景的节能制氢路径，但亟需开发高活性、稳定的非贵金属双功能电催化剂。研究团队采用水热合成结合气相磷化两步法，在泡沫镍基底上制备得到Cu、P协同改性钼酸镍自支撑电极P&Cu‑NiMoO₄/NF。实验与理论计算表明，Cu、P共掺杂协同调控材料电子结构，构建双活性位点，优化反应物吸附活化能力，从而同时高效催化析氢反应（HER）与尿素氧化反应（UOR）。将其同时作为电解槽阴阳极，在碱性海水‑尿素体系中，仅需1.373 V槽电压即可实现10 mA cm^-2电流密度，相比普通海水分解大幅降低能耗，并且可以在不同电流密度下稳定运行长达100 h，循环稳定性优异。

该工作验证了阴阳离子共掺杂改性钼酸镍的技术优势，为海水体系低成本双功能电催化剂设计提供了新思路，也体现了安徽省绿碳化学重点实验室在绿碳能源领域的科研特色与创新能力。研究得到安徽省高校自然科学基金、阜阳师范大学科研创新团队、安徽省绿碳化学重点实验室等项目和平台资助。

撰稿：王金磊  图片：王金磊  审核：武海