由于地球水资源的95%以上是海水，因此利用海水制氢是非常诱人且有前景的技术。特别是当与太阳能和风能等可再生能源结合使用时。
不过，相比电解淡水，海水的电解情况会更为复杂。在淡水中表现良好的析氢和析氧催化剂在海水中会变得不那么有效，因为海水中大量的杂离子会促进不必要的反应和使催化剂中毒。
海水中具有强腐蚀性的氯离子发生复杂的反应，与氧气的生成竞争，产生有害化合物，如次氯酸盐。因为氢气的生产取决于在两个电极上稳定和有效的反应，这些离子是电解海水制氢的主要挑战。
现在，由阿卜杜拉国王科技大学领导的研究团队开发的水裂解催化剂有望解决这一难题。他们的研究结果发表在《化学催化》杂志上。
该研究团队设计了一种方法，为海水裂解提供高效、稳定的析氢电催化剂。研究人员创建了微型立方反应器，其中催化剂被包裹在硫化钼保护壳中。该催化剂核心由碳支持的钼基氧化还原活性化合物组成，具有沸石样有序纳米孔结构。
利用基于金属有机框架的方法，研究人员将金属配合物前驱体与连接剂咪唑结合，并在表面活性剂的存在下生成类似沸石的锌-钼立方体。他们将得到的结构与硫代乙酰胺在乙醇中回流混合，形成一个封闭在薄硫化锌壳中的立方氧化钼相。
接下来，他们在高温下将立方相化学转化为所需的硫化钼包覆氧化还原活性化合物，然后选择性蚀刻硫化锌外层以生成纳米反应器。
该纳米反应器在淡水和海水中均表现出较高的电催化活性和稳定性。研究人员说：“这种显著的活性和稳定性归功于它们独特的结构。”
内核显示出大量的活性位点，这些活性位点促进了氢气的产生，外壳层中出现了一些缺陷，特别是亚纳米大小的孔，允许水分子渗透并进入内部活性位点。
它的外壳就像一副锁子甲，可以阻止盐在活性区域沉积。
纳米反应器的分级结构将电解与副反应隔离开来。研究人员解释说：“与智能住宅类似，主要反应发生在房间里，而副反应发生在后院。”
研究人员目前正在设计具有特定配置的先进催化剂，以在海水裂解过程中实现更可持续的能量转换。他们还在研究催化过程中反应中心的结构演变和行为，以获得对海水裂解技术的深入了解，为未来的发展和大规模商业化提供基础。
