氫是一種很有吸引力的燃料，因為它不排放二氧化碳。燃燒氫只產(chǎn)生水，或許能讓日益惡化的氣候變化問題得到緩解。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)計出一種通過利用來自舊金山灣的太陽能、電極和鹽水來生產(chǎn)氫燃料的新技術(shù)。

該研究成果已于近日刊發(fā)在《美國國家科學(xué)院院刊》上。它實現(xiàn)了通過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，“使用高純度水來制備大量的氫能源是不切實際的，我們在加州幾乎沒有足夠的水來滿足目前的需求。”

理論上，電解是用電將水分解成氫和氧，這是一個簡單而古老的方法，連接電源并將兩個電極放在水中。當(dāng)電源打開時，氫氣從陰極中析出，可呼吸的氧氣從陽極中冒出。但海水鹽中的氯離子會腐蝕正極，縮減系統(tǒng)的壽命。DAI的研究團隊想要找到一種方法來阻止這些海水成分破壞位于水中的陽極。研究人員發(fā)現(xiàn)，如果他們在陽極上包含負(fù)電荷的涂層，電極表面層就會排斥氯離子，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，氫氧化鎳會產(chǎn)生火花，將水分解成氧和氫。在電解過程中，硫化鎳演變成一層負(fù)電荷保護陽極。就像兩塊磁鐵的負(fù)極互相推擠一樣，帶負(fù)電荷的層會排斥氯離子，阻止氯離子到達鐵芯。

該論文的共同第一作者Michael Kenney說，如果沒有帶負(fù)電荷的涂層，陽極在海水中只能工作大約12小時。“但有了這一層，它可以運行一千多個小時。

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的團隊能夠通過他們的多層設(shè)備傳導(dǎo)高達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驗室條件下進行了大部分測試，他們可以控制進入系統(tǒng)的電量。另外，他們還設(shè)計了一臺太陽能模型設(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。而且沒有鹽腐蝕的風(fēng)險，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：“這項研究令人印象深刻的一點是，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能或風(fēng)能驅(qū)動的氫燃料的可用性打開大門。在未來，這項技術(shù)可以用于發(fā)電以外的用途。由于這一過程也產(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：“人們可以在現(xiàn)有的電解槽系統(tǒng)中使用這些原理，這可能非常快，不需要花費太多的時間就能做成。”“這不是從零開始——更像是從80％或90％開始。