氫是一種很有吸引力的燃料，因?yàn)樗慌欧哦趸肌Ｈ紵龤渲划a(chǎn)生水，或許能讓日益惡化的氣候變化問(wèn)題得到緩解。但是同樣，氫能的制取也非常的困難。

日前，斯坦福大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)出一種通過(guò)利用來(lái)自舊金山灣的太陽(yáng)能、電極和鹽水來(lái)生產(chǎn)氫燃料的新技術(shù)。

該研究成果已于近日刊發(fā)在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上。它實(shí)現(xiàn)了通過(guò)電力從海水中分離氫氣和氧氣，而現(xiàn)有的水分解方法依賴于昂貴的高純度水，無(wú)形中增加了生產(chǎn)成本。

斯坦福大學(xué)化學(xué)系教授Hongjie Dai說(shuō)，“使用高純度水來(lái)制備大量的氫能源是不切實(shí)際的，我們?cè)诩又輲缀鯖](méi)有足夠的水來(lái)滿足目前的需求?！?/span>

理論上，電解是用電將水分解成氫和氧，這是一個(gè)簡(jiǎn)單而古老的方法，連接電源并將兩個(gè)電極放在水中。當(dāng)電源打開(kāi)時(shí)，氫氣從陰極中析出，可呼吸的氧氣從陽(yáng)極中冒出。但海水鹽中的氯離子會(huì)腐蝕正極，縮減系統(tǒng)的壽命。DAI的研究團(tuán)隊(duì)想要找到一種方法來(lái)阻止這些海水成分破壞位于水中的陽(yáng)極。研究人員發(fā)現(xiàn)，如果他們?cè)陉?yáng)極上包含負(fù)電荷的涂層，電極表面層就會(huì)排斥氯離子，從而減緩底層金屬的腐蝕。

他們將氫氧化鎳層置于硫化鎳之上，硫化鎳覆蓋著泡沫鎳芯。泡沫鎳起導(dǎo)體的作用，從電源輸送電力，氫氧化鎳會(huì)產(chǎn)生火花，將水分解成氧和氫。在電解過(guò)程中，硫化鎳演變成一層負(fù)電荷保護(hù)陽(yáng)極。就像兩塊磁鐵的負(fù)極互相推擠一樣，帶負(fù)電荷的層會(huì)排斥氯離子，阻止氯離子到達(dá)鐵芯。

該論文的共同第一作者M(jìn)ichael Kenney說(shuō)，如果沒(méi)有帶負(fù)電荷的涂層，陽(yáng)極在海水中只能工作大約12小時(shí)?！暗辛诉@一層，它可以運(yùn)行一千多個(gè)小時(shí)。

之前的研究試圖將海水分解成氫燃料，但由于腐蝕一般發(fā)生在較高的電流下，所以工作電流應(yīng)很小。但DAI的團(tuán)隊(duì)能夠通過(guò)他們的多層設(shè)備傳導(dǎo)高達(dá)10倍的電流，從而可以大幅提高從海水中生產(chǎn)氫氣的速度。

研究小組成員在受控的實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行了大部分測(cè)試，他們可以控制進(jìn)入系統(tǒng)的電量。另外，他們還設(shè)計(jì)了一臺(tái)太陽(yáng)能模型設(shè)備，利用該設(shè)備從舊金山灣收集的海水中產(chǎn)生氫氣和氧氣。而且沒(méi)有鹽腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，該設(shè)備與目前使用高純度水制備氫氣的技術(shù)相媲美。Kenney說(shuō)：“這項(xiàng)研究令人印象深刻的一點(diǎn)是，我們能夠在與當(dāng)今工業(yè)界使用的電流相同的條件下工作。”

DAI表示，這種新方法將為提高太陽(yáng)能或風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的氫燃料的可用性打開(kāi)大門。在未來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)可以用于發(fā)電以外的用途。由于這一過(guò)程也產(chǎn)生可呼吸的氧氣，潛水員或潛水艇可以把設(shè)備帶入海洋，在不需要浮出水面呼吸空氣的情況下，在水下產(chǎn)生氧氣。

談到技術(shù)轉(zhuǎn)讓，DAI說(shuō)：“人們可以在現(xiàn)有的電解槽系統(tǒng)中使用這些原理，這可能非?？?，不需要花費(fèi)太多的時(shí)間就能做成?！薄斑@不是從零開(kāi)始——更像是從80％或90％開(kāi)始。