文章题目：A comprehensive review on catalysts for seawater electrolysis
出版信息：Adv. Powder Mater. 3(2024)100227.
第一作者：李纪红
通信作者：李纪红，王同洲
本文系统地综述了影响催化剂稳定性的因素，重点介绍了提高海水电解催化剂稳定性的各种策略，旨在指导构建高性能的稳定催化剂。
文章摘要
海水电解是一种可持续的能源转换技术，通过分解海水生成氢气和氧气来产生清洁能源。然而，由于海水中高浓度的盐离子和杂质，海水电解催化剂常面临稳定性挑战。本综述旨在识别影响催化剂稳定性的关键因素，阐明腐蚀和电化学降解机制，并探讨增强催化剂稳定性的策略，包括材料选择、表面修饰、载体材料和不同的制备策略。通过深入了解这些挑战和创新，本综述力求加速该技术的商业化和广泛应用，使其成为可再生的制氢方法，最终通过高效持久的海水制氢过程，促进更清洁和可持续的未来。
研究背景
近年来，海水电解制氢技术取得了显著进展，展现出广阔的应用前景。海上氢能生产平台可作为能源储存或化工生产基地，将绿色能源与工业过程相结合，解决深海地区可再生能源利用的挑战。例如，谢和平院士团队在《自然》期刊上报道了一种高效的海水电解方法，无需脱盐、不产生副反应且无需额外能耗，从而降低了成本并避免了氯气副产物的环境影响。此外，大连化学物理研究所的王尔东团队开发了一种1Nm³/h的直接海水电解制氢装置，在连续运行2000小时后表现出稳定性和高效性，验证了其可行性。这些进展表明，海水制氢是一项重要的技术发展方向，具有良好的应用前景。
尽管如此，海水电解固有的恶劣条件对催化剂的稳定性和性能构成了巨大挑战。海水中的高盐度、碱性和腐蚀性物质会加速催化剂的腐蚀，影响其结构完整性和催化活性，从而降低电解过程的整体效率，增加操作成本。当前研究主要集中在开发具有优异稳定性和抗腐蚀性能的新型催化剂材料和结构，策略包括催化剂材料选择、表面修饰技术、催化剂载体材料和设计策略，以提高催化剂性能和稳定性。本综述旨在总结最新研究进展，识别影响催化剂稳定性的关键因素，并探讨提高催化剂稳定性的策略，助力实现海水电解技术的商业化和广泛应用。
创新点
（1）创新性地系统综述了影响海水电解催化剂稳定性的多种因素，并详细介绍了通过材料选择、表面修饰、载体材料、不同制备方案和操作条件优化等策略提高催化剂稳定性的前沿研究和应用实例。
（2）讨论了海水电解过程中可能面临的挑战和未来研究方向，为构建性能卓越的稳定催化剂提供了科学依据和新思路，吸引化学和材料科学领域的广泛关注。
文章概述
图1 影响海水电解催化剂稳定性的因素
（2）HER催化剂
（3）提高OER催化剂稳定性的策略
（4）催化剂稳定性表征技术
催化剂稳定性的表征技术对评估其性能、耐久性和降解机制至关重要。主要技术包括：通过电化学阻抗谱（EIS）和动电位极化（PDP）测试催化剂在海水中的腐蚀抗性，使用扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）和原子力显微镜（AFM）分析催化剂表面的形貌和成分，结合拉曼光谱、飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）以及原位X射线衍射（XRD）探讨表面反应和结构变化。此外，长期稳定性测试通过加速老化模拟催化剂在海水中的长期暴露，改进加速老化协议，并结合原位监测技术提供实时降解信息。通过整合这些表征技术，为深入理解催化剂的稳定性，推动开发更耐用的催化材料，提升其在海洋环境中的应用性能。
启示
尽管在海水电解方面已经取得了进步，但是设计长效稳定的海水电解催化剂仍迫在眉睫。未来的研究方向将包括深入理解海水电解的基本电化学过程，开发适用于海水电解的新型高活性和高稳定性催化剂材料，推进膜技术以提高电解效率和选择性，应用先进的原位和操作表征技术以实时监测催化剂行为，以及通过计算建模和模拟优化海水电解系统。
团队介绍
李纪红，通信作者，海南大学材料科学与工程学院副教授，博导。2021年获吉林大学博士学位，同年7月加入海南大学，入选海南省拔尖人才。主要研究方向为能源转换与催化材料、腐蚀电化学。以项目负责人身份主持国家自然科学基金、海南省高层次人才、重点实验室等科研项目6项。担任温州大学与Wiley出版社合办的高质量期刊《Carbon Neutralization》青年编委。目前以第一/通讯作者身份在Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Electrochem. Energy Rev., Appl. Catal., B, J. Mater. Chem. A, Mater. Today Energy等期刊发表论文12篇，获国家发明专利授权8项。
王同洲，通信作者，海南大学材料科学与工程学院副教授，海南省拔尖人才，博士研究生导师。2022年毕业于南开大学，获理学博士学位。主要从事能源转换与催化材料的研究，构建用于电解纯水、海水的高效能源转换器件。主持国家自然科学基金、海南省、重点实验室等项目7项。担任《eScience》、《Carbon Neutralization》、《Information ＆ Functional Materials》、《Exploration》青年编委。目前已在Angew. Chem. Int. Ed.（3篇）, eScience, Adv. Energy Mater., ACS Catal., ACS Nano, Electrochem. Energy Rev.等期刊发表国际高水平期刊论文40余篇，其中以第一或通讯作者身份发表19篇，ESI高被引论文4篇，热点论文1篇，他引2000余次，H-index为28。
文章信息
Jihong Li, Genyuan Fu, Xiaokun Sheng, Guodong Li, Hui Chen, Kaiqian Shu, YanDong, Tongzhou Wang, Yida Deng. A comprehensive review on catalysts for seawater electrolysis. Adv. Powder Mater. 3(2024)100227. https://doi.org/10.1016/j.apmate.2024.100227
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An active and stable hydrogen electrode of solid oxide cells with exsolved Fe–Co–Ni nanoparticles from Sr2FeCo0.2Ni0.2Mo0.6O6-δ double-perovskite
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Advanced Powder Materials上线论文分类展示
Advanced Powder Materials（先进粉体材料（英文））创刊于2022年1月，由中南大学与KeAi合作创办，粉末冶金国家重点实验室和粉末冶金国家工程研究中心承办的粉体材料领域的学术期刊。主编是黄伯云院士和Chain-Tsuan Liu院士。致力于发表国内外粉体材料领域及其交叉学科具有原创性和重要性的最新研究成果。
l 坚持高质量办刊，审稿原则“高效、双盲、严格”
l IF：28.6
l 获得奖项：
