传统电解水电解槽需要使用昂贵的膜电极和动力学缓慢的OER电极反应，这导致绿氢的制备价格非常昂贵，甚至比灰氢的成本更高。

有鉴于此，阿德莱德大学乔世璋教授、郑尧等报道开发了创新型高效率的无膜电解水器件，克服了电解槽的这些缺点。

本文要点

（1）

这种开发的电解水体系通过Cu_xO催化剂，进行热力学更有优势的尿素氧化反应生成N₂，替代OER反应。这避免H₂和O₂混合爆炸的危险，而且能够避免使用膜结构材料。这种无膜电催化体系实现了迄今为止各种报道结果中最高的H₂法拉第效率。

（2）

通过原位光谱表征说明Cu_xO催化剂具有新型N₂H_y中间体的尿素氧化反应机理，因此具有独特的N₂选择性和对OER反应的惰性。更加重要的是，开发了工业量级的无膜电解水器件，耗电量减少至3.78 kWh Nm^-3，这个能耗明显的低于商业碱性电解水（AWE）器件的5.17 kWh Nm^-3。通过技术-经济分析结果表明，这种无膜设计的电解水器件导致制氢的成本降至US$1.81 kg^-1，成本比灰氢更低，这个成本达到了欧委会和美国能源部设定的目标（US$2.00-2.50 kg^-1）。

参考文献

xintong gao, pengtang wang, xiaogang sun, mietek Jaroniec, yao zheng, Shizhang Qiao, Membrane-Free Water Electrolysis for Hydrogen Generation with Low Cost, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202417987

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202417987