交流电直接海水电解制氢原理示意图。中国科学院理化所 供图

太阳能驱动析氢反应耦合甲醛氧化反应双倍产氢。中国科学院理化所 供图

记者10月1日从中国科学院理化技术研究所（理化所）获悉，该所低温科学与技术全国重点实验室最近首次提出以交流电替代传统直流电驱动直接电解海水制氢策略，实现海上发电就地制氢，从根源上破解了海水电解制氢的沉淀瓶颈难题。

这项技术成果展现出显著的经济性与灵活性优势：无需海水预处理和离子交换膜，显著降低了制氢成本与系统复杂度，且可与海上可再生能源发电系统耦合，实现“海上发电—就地制氢”一体化，为氢能产业链上游提供低成本、可持续的绿氢来源。

同时，交流电直接电解海水制氢的新策略，通过耦合乙二醇氧化反应，可在产氢的同时联产高附加值乙醇酸产物，实现“一电两得”，进一步提升经济效益。

研究团队介绍说，传统的直流海水电解制氢工艺中，阴极析氢反应生成的氢氧根离子会与海水中高浓度镁、钙离子结合，生成氢氧化镁、氢氧化钙等沉淀物。这些沉淀像水垢一样包覆活性位点、污堵隔膜、增加欧姆损失，导致系统的制氢性能快速大幅衰减，成为严重制约行业发展的技术瓶颈。

为此，研究团队提出用交流电替代直流电的全新策略，利用交流电极性周期性反转的特性，使同一电极交替充当阴极和阳极。在阴极半周期产生的氢氧根离子，随后在阳极半周期被原位实时消耗，从而动态调控电极表面氢氧根离子浓度，有效抑制沉淀形成。

他们表示，直接海水电解制氢可绕开淡水资源约束，并与海上风电、光伏等可再生能源耦合，是推动绿氢规模化生产的优选路线。

研究团队进一步在三种不同反应体系中完成概念验证，实验表明该策略可有效抑制沉淀，反应电流持续稳定。

据悉，本项研究的相关成果论文，近日已在国际专业学术期刊《德国应用化学》发表。