美国宾夕法尼亚州立大学研发出利用海水的水电解技术。

组合利用丰富的海水、沿岸或海洋的风能和太阳能的水电解制氢有望成为一种最可能持续的方法。但是，海水中含有的氯离子会导致设备劣化并产生对环境造成不利影响的有毒气体氯气，所以需要进行成本较高的淡水化处理。

本次研究采用反渗透（RO）膜取代在电解槽中分隔阴极和阳极的离子交换膜。在RO膜的作用下，海水保持在阴极侧，体积较大的氯离子不能透过RO膜移动到阳极侧，因此不会生成氯气。水分子在阳极被分解，生成氢离子（质子）和氧气，质子透过RO膜在阴极与电子结合生成氢气。

（图片来自网络）

在水电解过程中，将盐溶解在水中以提高导电性，发现离子交换膜允许盐离子通过，而RO膜会阻挡盐离子通过，但是电流的产生需要离子在两个电极之间移动。因此，有足够的质子进行移动至关重要。

研究人员准备了两种商用RO膜和两种阳离子交换膜（允许带正电荷的离子透过的离子交换膜），分别测试膜对离子移动的阻力、完成反应所需的能量、氢气和氧气的生成、与氯离子的相互作用和膜的劣化问题。通过试验证明，其中一种RO膜与阳离子交换膜相比具有更优异的性能，但是关于其原因仍在研究中。

该技术研究团队从美国国家科学基金会（NSF）获得了30万美元（约197万元）的资助，用于海水的电解研究。此外，沙特阿拉伯计划投资50亿美元（约328亿元）建设海水制氢设施，以在世界范围内开展可再生能源制氢技术的研究。

本研究得到美国宾夕法尼亚州立大学社会环境工程系的Stan and Flora Kappe Endowment、NSF、美国国际开发署、美国科学院以及美国宾夕法尼亚州立大学的额外资金支持。

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本文描述了一种新方法，即使用相对便宜的商用反渗透（RO）膜来选择性传输有利的离子。在外加电场中，反渗透膜具有使盐的阴离子和阳离子以外的大量质子和氢氧离子透过活性层的传输能力。采用高氯酸盐溶液作为惰性的内置阳极液，质子和氢氧离子可以穿过RO膜以保持电荷平衡。阴极电解液为人工海水（NaCl），在其中可以持续生成氢气。

在1M的NaCl中，RO膜的电阻为21.7±3.5Ω/cm²，在电流密度为10~40mA/cm^-²的电解槽模型中，分解水所需的电压相当于使用两个常用且更昂贵的离子交换膜时的电压。

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