研究人員說，他們已經展示了一種海水電解器，其工作效率與商業淡水電解器一樣，可以連續工作數月而不會將自身腐蝕損壞，並且這些機器還可以收集鋰。可再生能源生產的氫氣的一個問題是它使用淡水，而世界上四分之一的人口每年至少有一個月已經面臨嚴重缺水，淡水是一種越來越有限和寶貴的資源。因此，能夠從覆蓋地球大部分地區的豐富海水中電解出氫氣的技術是一個重要的研究領域。

目前人們可以淡化海水，然後將其分離，但這不是一個很好的解決方案；大部分輸入能量在淡化過程中損失了，這使所製造的氫氣的價格上升。也有很多直接的海水電解機，但大多數死得太快，在商業意義上是沒有用的；複雜的海洋釀造物中的氯化物離子在陽極變成高腐蝕性的氯氣，它侵蝕了電極並使催化劑退化，直到機器停止工作。

中國南京理工大學的研究人員認為他們已經找到了解決這個問題的方法。在上個月發表在《自然》雜誌上的一項研究中，團隊展示了一台直接海水電解機，它運行了3200多個小時（133天）而沒有發生故障。它是高效的，可擴展的，操作起來很像淡水分流器，”而操作成本沒有明顯的增加”。

該團隊的電解器使用廉價、防水、透氣、防生物污染的聚四氟乙烯膜，使海水與濃縮的氫氧化鉀電解液和電極完全分離。這些膜阻止液態水通過，但它們可以讓水蒸氣通過。海水側和電解質側之間的水蒸氣壓力差異”為海水側的自發海水氣化（蒸發）提供了驅動力”。

當水從電解質中分裂成氫氣和氧氣時，它在電解質和海水之間產生了蒸汽壓差，導致海水自發蒸發並通過防水膜

因此，得到的是純水從海水中迅速蒸發出來，沒有任何額外的能量輸入，然後穿過聚四氟乙烯膜，作為液體被吸收到電解質中，它讓水通過，並100%地阻止可能在電極或膜上造成損害的其他離子。

該團隊在深圳灣的海水中測試了一個緊湊的11個單元的電解箱，大約有幾個中等大小的手提箱那麼大。在133天的測試中，它每小時產生約386升氫氣，這聽起來很多，但如果是在標準大氣壓下，386升僅代表31.652克的氫氣價值。在燃料電池電動車的應用背景下，假設一輛汽車用1公斤的氫氣行駛約100公里（62英里），這個11個電池的裝置每小時產生的氫氣足以驅動一輛汽車行駛約3.2公里（2英里）。不過，這只是一個小型測試裝置。

就效率而言，該電解器每生產一正常立方米的氫氣就會消耗大約5千瓦時。由於氫氣每Nm3攜帶約3.544千瓦時的能量，這個海水電解器以大約71%的效率運行。這當然是目前很多電解槽技術的範圍，儘管它沒有跟上一些新興的超高效設計，如Hysata的95%效率的毛細管進料設計。

左圖：11個電池的測試裝置運行了四個多月。右圖：每個電池的結構

該設備在海水中運行四個多月後仍在全容量運行，測試後的分析顯示，電解液中的”雜質離子沒有明顯增加”，”表明PTFE膜的離子阻斷效率為100%”，催化劑層上也沒有看到腐蝕。研究人員說，既然從海水中提取淡水的基本原理已經被證明，那麼就有很多路徑可以探索，以提高性能。

更重要的是，它也可以被開發成一個鋰收集機。記憶力比我好的讀者可能記得我們在2020年發表的一篇報導，其中沙特阿拉伯的阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）的一個團隊開發並測試了一個海水電解裝置，該裝置也使用特殊的陶瓷膜從海水中吸出磷酸鋰。

這是一個完全不同的系統，但團隊做了一點測試以觀察他們的蒸發過程如何影響海水中鋰的濃度。他們發現在幾百個小時後，鋰的濃度明顯增加了42倍，而且他們能夠沉澱出一些碳酸鋰晶體，這表明隨著進一步的發展，這些機器可能能夠從氫氣和電池金屬中產生收入，這可能是在商業吸收和擴展方面的一個巨大推動。

該研究發表在《自然》雜誌上。