稀土涂层助力海水电解抗腐蚀，为清洁制氢铺平道路

图源：Higher Education Press 图示摘要

随着全球对绿色氢能需求的增长，科学家正探索直接利用海水电解制氢的方法，以实现不消耗稀缺淡水资源的可持续制氢路径。然而，海水中含有大量氯离子，会强烈腐蚀电极并大幅缩短设备寿命，这是商业化面临的关键障碍。

Shen 等人在《美国化学会志》（JACS，2025）发表的一项新研究，提出了一个重要突破：一种稀土氧化物保护层，可在保持高制氢效率的同时，为海水电解设备抵御氯腐蚀提供有效屏障。

近日，林扬明教授团队在《Frontiers in Energy》发表 News & Highlights 文稿，对这一创新进行了详尽评述，指出稀土材料工程有望重塑大规模海水制氢技术的未来图景。

稀土材料构建的抗腐蚀“护盾”

Shen 团队通过在铁镍硫化物电极表面涂覆一层氧化铕（Eu₂O₃）稀土涂层来解决腐蚀问题。这种稀土化合物具有较强的亲氧特性，可在电极表面形成富含氢氧根（OH⁻）的微环境，从而抑制氯离子（Cl⁻）的吸附与氧化，有效切断海水电解中常见的腐蚀路径。

通过结合先进原位实验与计算模拟，研究者证明 Eu₂O₃ 涂层不仅耐氯腐蚀，还能促进析氧反应（OER），这一反应是制氢过程中的关键步骤。改性电极的电流密度提升至未涂层电极的两倍以上，并在高电流条件下实现超过 1000 小时的稳定运行。

连接基础化学与工程应用

在评述中，林教授团队强调，该研究展示了如何通过原子尺度材料设计解决实际电化学工程问题。值得特别指出的是，研究整合了多种原位电化学表征方法，实现了关键中间物种界面演化的交叉验证，从方法学上为水/海水电解及更广泛电化学体系的基础研究提供了示范意义。

“利用稀土氧化物构建富 OH⁻ 界面，为耐腐蚀海水电解提供了新方向”，林教授指出，“这一策略不仅稳定电极，还为沿海区域实现高效绿色制氢提供了可拓展路径。”

前景与展望

Shen 的研究从技术经济分析（TEA）角度显示，稀土保护电极能够满足制氢盈利性的工程目标，具有产业化潜力。

不过，林教授团队也指出，真实海水体系需在安培级电流密度条件下稳定运行超 10,000 小时，仍需进一步验证稀土涂层的长期稳定性及成本可扩展性。

尽管仍存挑战，该研究已标志着向可行的海水电解制氢迈出了关键一步，为实现大规模绿色氢能提供了新的技术支撑。

来源： Frontiers in Energy
文章标题： Rare earth engineering to mitigate corrosion challenges in seawater electrolysis
作者： Duan Qingxiu、Luo Chao、Zhang Mo、林扬明（通讯作者）
单位： 福州大学；中国科学院海西研究院厦门稀土材料研究所；中国科学院福建物构所
DOI： 10.1007/s11708-025-1036-y

翻译人：沈亚皓

来源：https://fuelcellsworks.com/2025/10/17/clean-hydrogen/rare-earth-coating-helps-seawater-electrolysis-resist-corrosion-paving-the-way-for-cleaner-hydrogen