中国科学报：废弃塑料用于海水制氢，绿色氢能生产新思路

中国科学报 2024-03-05

近日，中国科学院理化技术研究所提出了一种海水制氢的新策略——利用电化学重整废弃的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料，从海水中提取出氢气。

近日，中国科学院理化技术研究所提出了一种海水制氢的新策略——利用电化学重整废弃的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料，从海水中提取出氢气。该研究为废弃塑料和海洋资源的利用以及绿色氢能生产提供了新思路，有望为解决全球能源危机和环境污染问题作出贡献。近日，成果发表于《先进能源材料》。

电化学重整废弃PET塑料耦合海水制氢

氢气因其热值高、清洁、可再生等优点，被誉为21世纪解决能源危机的“终极能源”，其生产也受到广泛关注。相对于以化石能源为基础的传统制氢方式，利用可再生能源（如太阳能、风能等）驱动的电化学技术，直接分解水制氢被认为是未来通向“绿氢经济”的最佳途径。其中，海水直接电解因无需依赖淡水资源成为理想的绿色制氢方式之一，但高成本和海水腐蚀带来的催化剂失活问题严重制约了海水电解制氢的发展。

从海水分解反应的本质来说，阳极析氧反应（OER）面临高的热力学能垒、缓慢的动力学过程、产物O2价值低以及析氯反应所带来的催化剂失活和法拉第效率低等问题。因此，如何降低阳极的氧化能垒并实现氧的综合利用是加速阴极析氢（HER）、提升电解水制氢技术降本增效的关键。

在阳极OER过程中，往往会伴随多种活性氧物种（如*OH、*O和*OOH）的产生，这些活性氧物种被公认为是传统热催化有机物氧化反应中的关键活性成分。因此，以电解水过程中产生的活性氧为基础，将阳极OER过程替换为重要的有机分子氧化反应，不仅可以实现高附加值化学品的绿色合成，而且有望降低氧化过电位，提高制氢效率，从而破解电解水制氢降本增效的难题。

另一方面，小到吸管、大到汽车，塑料制品已广泛融入人类生活，其中，PET塑料是人们日常生活中最常接触到的一种塑料。

中国科学院理化所光化学转换与合成研究中心陈勇研究员团队提出电化学重整废弃PET塑料耦合海水制氢策略，研究团队设计出一种名为“钯-四氧化二钴铜”的复合电催化剂，成功破解了电解水制氢降本增效的难题。这种催化剂不仅可以高选择性地将废弃PET塑料转化为高附加值的乙醇酸，还能有效提升海水制氢效率并降低成本。