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Catalyst for Industrial‐Scale Seawater Electrolysis: Inhibit Active Metal Dissolution and Chlorine Corrosion

电解 海水 溶解 过电位 催化作用 腐蚀 阳极 吸附 析氧 金属 电解水 离子交换 材料科学 质子交换膜燃料电池 水溶液中的金属离子 无机化学 化学 氯化物 钝化 化学工程 厌氧腐蚀 制氢 分解水 润湿 电化学 电催化剂 电流密度 法拉第效率 过氧化氢 人工海水 双功能催化剂
作者
Peng Wang,Jie Zheng,Yuyang Li,Qiaofu Shi,Jun Zhang,Yong Wan,Mang Niu,Yusuke Yamauchi,Yun‐Ze Long
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
卷期号:12 (45): e14301-e14301 被引量:4
标识
DOI:10.1002/advs.202514301
摘要

Alkaline seawater electrolysis is a promising technology for sustainable green hydrogen production. However, active metal dissolution and chlorine-induced corrosion during long-term, industrial-scale operation pose critical challenges to catalyst stability. Here, a surface engineering strategy is reported using phytic acid (PA) as a molecular "armor" to construct highly durable oxygen evolution reaction (OER) catalysts. Comprehensive characterization and density functional theory (DFT) calculations reveal that surface modification with PO4 3- groups not only facilitates surface reconstruction to form NiOOH active sites, but also optimizes the adsorption-desorption dynamics of key reaction intermediates, thereby enhancing catalytic performance. Importantly, the PO4 3- layer suppresses the adsorption of chloride ions at active sites, significantly improving corrosion resistance under harsh seawater conditions. As a result, the catalyst delivers a current density of 100 mA cm-2 at a low overpotential of 208 mV in alkaline seawater, maintaining stable performance over 1500 h. When integrated as the anode in a proton exchange membrane electrolyzer, it supports operation at 1 A cm-2 with a cell voltage of only 2.18 V, exhibiting no performance degradation over 500 h.
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