在当前全球能源结构转型的大背景下，寻求清洁、可再生的能源替代方案已成为各国能源战略的核心。其中，氢能以其高

能量密度和零碳排放的特性，被广泛认为是未来能源体系中的重要组成部分。特别是通过可再生能源驱动的电解水制氢技术，

为氢能的大规模应用提供了绿色途径。而直接利用海水进行电解制氢，不仅能够有效缓解淡水资源短缺的问题，还有望显著

降低制氢成本，从而推动氢能产业的可持续发展。

　　然而，海水电解技术在实际应用中仍面临着一些关键挑战。其中，最为突出的问题包括：缺乏高效且稳定的阳极氧析出反

应（OER）催化剂，以及海水中高浓度的氯离子（Cl⁻）对电极材料造成的严重腐蚀问题。这些问题不仅影响了电解过程的效率，

还大大缩短了电极材料的使用寿命，从而增加了制氢成本。

　　新型催化剂引领海水电解制氢技术革新

　　目前，虽然已经有一些过渡金属材料，如层状双氢氧化物（LDH）等，被应用于OER催化剂的研发中，并取得了一定的催

化活性，但这些材料普遍存在导电性不足、活性位点数量有限以及对Cl⁻的抗性较弱等缺陷。近年来，一些新型的硫化物、磷化

物等材料由于其能够原位生成抗Cl⁻物种（如硫酸盐）而受到了研究者的关注。然而，这些材料在高电位下往往容易发生金属溶

解现象，导致其稳定性难以满足实际应用的需求。

　　针对上述问题，研究人员通过将二维材料MXene（Ti₃C₂）与NiFe硫化物进行复合，成功开发出了一种新型OER催化剂。这种

催化剂不仅具有高活性、长寿命的特点，还展现出了对Cl⁻的显著抗性。这一创新性的材料设计为阴离子交换膜海水电解（AEMSE）

技术的工业化应用提供了新的可能性。

　　在材料设计与结构创新方面，MXene的引入起到了关键作用。通过将NiFe硫化物（(Ni,Fe)S₂）负载于MXene（Ti₃C₂）表面，

两者之间形成了强烈的电子相互作用。MXene作为电子受体，能够有效提升Ni和Fe的价态，从而触发了晶格氧机制（LOM），显

著提高了OER的本征活性。同时，MXene与(Ni,Fe)S₂之间形成的Ti-O-Fe键能够有效抑制Fe物种的溶解，解决了传统催化剂因金属

溶解导致的稳定性问题。此外，垂直交错的纳米片阵列设计不仅增大了比表面积，还促进了电解液的渗透和气体的释放，从而进一

步提升了催化效率。

　　在抗Cl⁻腐蚀机制方面，MXene表面的丰富官能团（如-OH、-O）能够稳定吸附硫酸盐。这些硫酸盐通过静电排斥和空间位阻的

双重作用，有效抵御了Cl⁻的侵蚀。通过密度泛函理论（DFT）计算验证发现，MXene修饰的催化剂模型（NiFeOOH@Ti₃C₂）对Cl⁻的

吸附能（-0.47eV）显著低于未修饰模型（-0.73eV），进一步证实了其Cl⁻抗性优势。

　　在性能测试方面，这种新型催化剂展现出了优异的OER活性。在2Acm⁻²的电流密度下，其过电位仅为368mV（碱性海水环境），

这一性能优于目前报道的大多数催化剂。此外，在连续运行1000小时后，电流衰减率低至69μA·cm⁻²·h⁻¹，且电解后催化剂结构保持

完整，展现出了工业级的稳定性。在实际电解槽测试中，采用(Ni,Fe)S₂@Ti₃C₂阳极与RaneyNi阴极组装的AEMSE装置，在0.5Acm⁻²的

电流密度下稳定运行500小时，制氢效率达70%，能耗低至48.4kWh·kg⁻¹H₂。

　　MXene的引入为催化剂的设计提供了新的思路。通过强电子相互作用和结构稳定效应，MXene不仅提升了催化剂的OER活性，还

解决了金属溶解和Cl⁻腐蚀两大难题。实验与理论计算共同证明，MXene诱导的高价态金属促进了LOM路径，使催化动力学显著优于传

统吸附演化机制（AEM）。该催化剂在海水电解中展现出的优异性能，为大规模绿氢生产提供了新的解决方案，具有广阔的工业化应用潜力。

　　超声波喷涂设备用于许多电解涂层应用中。催化剂层的高度均匀性和悬浮颗粒的均匀分散能够创造非常高效的电解槽涂层，无论是

单面还是双面。在绿色氢气生产中，氢气是通过电解分解水产生的，只产生氢气和氧气。超声波喷涂设备在这个真正的绿色能源生产过

程中为电解槽涂上涂层。

　　在大量氢燃料电池生产中，验证了超声波喷涂设备用于PEM电解槽涂层是理想的方式，它是将碳基催化剂油墨喷涂到电解质膜上的

理想选择。超声波喷涂设备是完全自动化的，能够双面涂布，并能够将不同的催化剂配方应用于膜的每一侧。涂层的耐久性和可重复性

被证明优于其他涂层方法，通常不仅能够延长涂层PEM得使用寿命，还能够提供更高的效率。

　　中型超声波喷涂机

　　在碳捕获电解应用中，超声波涂层设备将催化剂应用于膜，用于在进入大气之前分离和捕获二氧化碳。二氧化碳与工业过程中产生的

废气流中的其他气体分离，例如燃煤和天然气发电厂或钢铁和水泥厂的废气流；旨在减少碳排放，以应对全球变暖。通常，捕获的二氧化

碳可以被加工成有价值的碳基副产品，如塑料、橡胶或燃料。