发展氢能经济是我国实现“碳达峰、碳中和”目标的必由之路，可再生能源驱动电解水是最具前景的低碳制氢技术方向之一，但水裂解反应的高理论电压（1.23 V）决定仅通过催化剂与电解工艺优化难以突破性降低制氢能耗与成本。
近日，大连理工大学精细化工国家重点实验室、化工学院研究进展以“Energy-saving hydrogen production by chlorine-free hybrid seawater splitting coupling hydrazine degradation”为题，被Nature子刊Nature Communications刊载，报道了一种低能耗、阳极无氯腐蚀的混合海水电解制氢新技术。文章第一作者为精细化工国家重点实验室、化工学院博士研究生孙富，通讯作者为精细化工国家重点实验室、化工学院王治宇、邱介山教授及北京化工大学孙晓明教授。
海水占地球水资源的97%以上，海域风力、太阳能等可再生能源丰沛，在实现大规模可再生能源电解水制氢方面具有得天独厚的优势。我国海洋国土面积约为300万平方公里，海岸线长达1.8万多千米，立足辽阔蓝色国土，发展高效的海水电解制氢技术对我国氢能经济发展、海洋资源开发利用与海洋国防事业意义重大。
围绕这一目标，大连理工大学精细化工国家重点实验室王治宇、邱介山教授发展了利用光-物质相互作用、电极表面分子吸附优化、超亲水-超疏气界面等策略提升海水电解催化剂活性的新方法，获得质量比活性高于商业铂碳10-20倍、寿命延长60余倍的高活性海水电解催化剂。
混合海水电解反应体系示意图，本技术能耗低于碱性电解水技术40-50%，碳排放量比天然气重整制氢技术降低90%
在此基础上，研究团队将全电解水反应解耦，在阳极利用肼氧化反应取代高能耗的水氧化过程，在大幅度降低海水电解制氢能耗的同时，高效处理含肼工业废水并拉低制氢成本。这一技术在500 mA cm-2工业电流密度下，电解池效率为60–65%时，电解碱性海水仅需1.0 V电压，能耗低达2.75 kWh m-3H2，产氢速率为9.2 mol h–1gcat–1，且无阳极腐蚀。本技术适用于海水、工业废水等，与商业化碱性电解水技术相比，能耗降低40–50%，碳排放量比天然气重整制氢技术降低90%以上。
可再生能源驱动的海水电解制氢-含肼工业废水处理联用工艺（上图） 海水电解制氢-肼降解双功能反应池（下图）
该技术还可实现水体中剧毒肼污染物的同步快速降解，处理后肼残留值（3 ppb）远低于美国环保署饮用水标准（10 ppb），在高效制氢的同时，净化生态环境。这一技术可与燃料电池或太阳能电池结合，无需供电即可电解海水制氢，在AM 1.5G、100 mW cm-2阳光辐照下，产氢速率可达6.0 mol h–1gcat–1，为发展低能耗、高经济和生态可持续性的低碳制氢技术方法提供了新的思路。
该工作得到了国家自然科学基金委、辽宁省科技厅、大连市科技局和学校的共同资助支持。作为世界一流大学A类建设高校，大连理工大学近年来以科研育人为宗旨，以创新驱动发展为动力，抢抓机遇，坚持瞄准科学前沿和国家重大战略需求，围绕重大项目谋划、科研创新团队培育、重大科技成果凝练、科研基地建设等方面，精心组织、扎实推进，科技工作取得了丰硕的成果，为建设特色鲜明的世界一流大学提供了有力支撑。2001年以来，学校共获国家科技成果奖励58项，以第一完成单位获得30项，其中国家技术发明一等奖2项，国家科技进步奖（创新团队）1项；省部级科技成果奖励696项。2012年以来，以第一完成单位获得中国专利奖金奖1项、银奖2项、优秀奖9项。
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精细化工国家重点实验室是1989年经国家计划委员会批准，依托大连理工大学筹建而成，1995年9月通过国家验收并正式对外开放，在2009年和2014年国家重点实验室评估中连续两次获评优秀。现任实验室学术委员会主任佟振合院士，实验室主任彭孝军院士。实验室的研究方向为染料及其光化学、精细化工新材料、精细化工清洁制备技术。
一直以来，精细化工国家重点实验室面向科学前沿，面向国家重大需求，面向国民经济主战场，着力自主创新。
实验室是中国染料工业的摇篮。研发的数码打印染料已占全球通用墨盒的20%；医学诊断染料大规模用于血液临床检验，出口90多个国家；光分解水制氢和生态纺织染料研究，具有国际领先水平。获国家自然科学二等奖1项、技术发明二等奖2项、科技进步二等奖1项，中华人民共和国国际科学技术合作奖1项。目前正在攻克“卡脖子”的彩色柔性显示、基因测序染料等。
精细化工新材料研究瞄准重大需求。研制的可溶耐高温树脂是航空航天不可或缺的材料；水下声呐吸收材料、雷达隐身材料、环保轮胎等都具有领先水平。获国家技术发明二等奖2项。目前正在攻克核泵轴套、高容量锂硫电池电极等关键新材料。
清洁工艺和关键技术大规模应用。研发的煤化工合成气纯化技术，占全国产业化90%以上；低碳烷基芳构化技术30余套万吨级规模化应用；膜技术为石油尾气回收、消除“点天灯”、减少污染做出了重要贡献。获国家科技进步二等奖3项。目前正研究大规模风洞制冷等关键技术。
