近日，首尔国立大学工程学院的研究人员取得重要成果，开发出一种用于水电解的新型电极，该电极无需使用金属催化剂且可自行修复，有望在世界各国寻求摆脱化石燃料、实现“净零”排放目标的过程中，极大推动绿色氢气的生产。

当前，随着各国竞相达成“净零”排放目标，风能和太阳能等技术愈发受到重视。这些技术虽有助于产生清洁电力，但对于重型运输或制造业等高功率应用而言效率较低。氢气因能量密度高，被视为化石燃料的良好替代品，但目前其生产方法碳排放密集，不利于实现净零排放目标。

电解水是生产氢气最简单的方法之一，且可利用清洁电力实现零排放。然而，该方法依赖贵金属制成的催化剂，导致生产成本高昂。

此次，韩国研究人员通过改用无催化剂电极，在绿色氢气生产方面取得重大进展。由首尔国立大学化学与生物工程系教授Jeyong Yoon和Jaeyune Ryu领导的研究团队开发出新方法，仅使用镍来制造电极。

通常，电极上会涂有金属催化剂，这些催化剂会随时间推移而降解，必须更换，增加了成本。摆脱依赖催化剂的方法虽有助于降低成本，但电极仍易随时间降解。

为解决这一问题，研究人员采用动态极化控制方法，让电极短暂休息。通过在电极上施加弱的还原电压，使溶解在电解质溶液中的微量铁重新附着到电极表面。随后，铁与镍结合，在电极上形成高活性的氧气析出催化剂层，从而改善反应性能并赋予电极自修复机制。

研究人员通过超过1000小时的稳定电解池运行证明了该方法的有效性，即便在每平方厘米1安培的高电流密度下也是如此。为进一步证明其适用性，研究人员搭建了一个三叠层电解池系统，每个电解池的有效面积为25平方厘米，并成功运行数百小时。

该研究的共同负责人Jaeyune Ryu表示：“这项研究不仅仅是优化操作条件，这是一项基础应用研究，系统地阐明了电极/电解质界面上复杂的电化学相互作用，并成功地将其应用于实际系统。这是一个有效展示理论洞察力和工业相关性的案例。”

该方法将有助于促进氢能产业发展，助力韩国向以氢能为基础的经济转型。韩国已将氢能指定为实现碳中和并以领先方式引领世界的十二个核心方法之一。Jeyong Yoon在新闻稿中补充道：“不依赖催化剂的制氢方法是一种变革性战略，可以极大地提高绿色氢能的经济性和可扩展性。这一成就标志着以碳中和为目标的氢能经济技术的真正转折点。”