沙迦大学研究人员近日宣布，已成功开发出一种新技术，能够直接从海水中工业规模生产清洁氢燃料。这一突破性成果发表在《Small》杂志上，标志着氢燃料生产领域的一项重要进展。

研究团队报告称，他们在提取氢气的过程中无需去除溶解在海水中的矿物盐或添加任何化学物质，从而避免了传统方法中依赖海水淡化厂的高昂成本。海水淡化厂的建设往往需要数亿美元的巨额投资。

该研究的主要作者、沙迦大学科学学院化学系助理教授Tanveer ul Haq博士表示：“我们开发了一种新型多层电极，可以高效、可持续地直接从海水中提取氢气。传统方法面临海水中的氯离子导致的腐蚀和性能下降等问题，而我们的设计通过创造一种保护性和反应性的微环境来克服这些问题。”

在这项研究中，研究人员设计了一种特殊电极，能够在抵抗海水腐蚀的同时提高氢气生产性能。ul Haq博士补充道：“简而言之，我们已经证明直接电解海水不仅是可能的，而且是可扩展的，能够达到工业级效率，同时在长期使用中保护电极。”

研究人员将他们的装置描述为“一种微环境工程、多层电极设计，用于可持续的海水电解”。在测试中，该装置在420 mV的过电位下，在真实海水中提供1 A cm^-2的几何电流密度，且在室温下300小时内运行稳定，未形成次氯酸盐。

研究指出，该电极利用未经处理的海水以工业级速率生产氢气，法拉第效率达到98%，几乎所有的电输入都转化为气体输出。这一成果标志着朝着直接从海水中大规模、无淡化生产氢气迈出了重要一步。

该研究的通讯作者、沙迦大学机械与核工程教授优素福·海克(Yousef Haik)表示：“我们创造了一种先进的电极，可以在真实的海水中工作，无需任何预处理或淡化。我们的系统以工业级速率产生氢气，且能量输入较低，这可能会彻底改变我们对沿海地区氢气生产的看法。”

该技术的优势在于电极先进的多层结构，能够承受恶劣的海水条件并保护其不受腐蚀。研究团队成员、沙迦大学科学与工程研究所研究员穆拉德·斯马里(Mourad Smari)表示：“这绕过了昂贵的海水淡化和复杂的水净化过程，使绿色氢气生产更便宜、更容易。”

在性能测试中，该电极在1.6 V时实现了139.4 s^-1的周转频率，被认为同类系统中最高的之一。ul Haq博士强调，该系统运行超过300小时性能未下降，且能够抵抗通常破坏类似系统的腐蚀。

ul Haq博士还指出，这项技术对清洁和可持续能源生产具有潜在影响。他表示：“这项技术可以应用于使用海水替代珍贵淡水的大型制氢工厂。在阿联酋这样的干旱国家，淡水资源有限但阳光和海水丰富，我们可以想象在海岸线上建立太阳能制氢农场，利用海水和阳光生产清洁燃料。”

当被要求用简单术语解释多层设计的工作原理时，ul Haq博士比喻道：“电极的分层设计就像一个智能过滤器——允许水进入，阻止腐蚀，并增强氢气的产生。”

目前，研究人员正期待着这项技术的大规模应用。ul Haq博士表示：“我们目前正从实验室规模转向中试规模，希望在真实的户外条件下验证这项技术。我们的下一个目标是开发一种由太阳能驱动的模块化氢气发生器，专门用于干旱沿海地区。”

这项技术的突破不仅为氢燃料生产提供了新的解决方案，也为全球清洁能源转型提供了有力支持。

更多信息：Tanveer ul Haq 等，《微环境工程多层电极设计用于可持续海水氧化，小型》(2025)。