全球首个“长期稳定碳纤维电极”
（研究提出的Ru/CoMoOx@CC电极的合成过程示意图）
这项研究的核心在于，该团队成功实现了一种电极，其在500mA/cm²以上的高电流密度条件下，能够连续运行超过800小时而性能不下降。这在全球海水电解用碳纤维电极领域尚属首次。这一成就对于降低氢气生产成本、确保设备耐用性以及推动技术商业化具有里程碑式的意义。
海水制氢的必要性与挑战
电解水制氢是一种通过电解水来生产氢气的技术，因其不排放二氧化碳而被视为一种环保的氢气生产方式。然而，目前大多数电解水制氢技术都依赖淡水。随着全球水资源短缺问题日益严峻，直接利用海水进行电解制氢的技术备受关注，被视为一种极具潜力的替代方案。
尽管前景广阔，海水电解制氢仍面临诸多挑战。其中最主要的问题是电极的耐用性和成本。海水中的氯离子极易腐蚀金属电极，而使用昂贵的贵金属催化剂则会大幅增加生产成本，影响经济效益。此外，在工业界所需的高电流和长时间运行条件下，现有的碳纤维基电极也暴露出结构损坏和性能下降的局限性。
精密工艺：碳纤维与酸处理的完美结合
为了克服上述挑战，韩国能源技术研究院的韩志亨博士团队致力于开发以碳纤维为载体的高性能电极。他们特别注重通过精确控制酸处理工艺，同时提升催化剂的反应活性和电极的耐用性。
酸处理是一种利用高温硝酸溶液活化碳纤维表面的过程。然而，传统方法在处理过程中由于水分蒸发，硝酸浓度难以保持一致，导致产品质量不稳定。针对这一问题，研究团队自主设计了专用的酸处理容器，成功地将硝酸浓度维持在恒定水平，从而实现了最佳的表面处理效果。
经过这种精密处理的碳纤维展现出极高的亲水性，使得钴、钼、钌离子能够均匀地分散在电极表面，从而显著提升了整个电极的反应活性。
少量贵金属，性能最大化
值得一提的是，该技术仅使用了1%左右的钌作为催化剂，却成功将过电位降低了约25%。过电位是指引发析氢反应所需的额外能量，降低过电位意味着氢气生产效率的显著提升。实验结果表明，在相同的电流密度条件下，该技术生产的氢气量比现有技术高出约1.3倍。
此外，在800小时的高电流连续运行后，电极中的钌、钴等金属成分并未流失到电解液中，而是稳定地保留在催化剂内部，充分证明了其卓越的耐腐蚀性和结构稳定性。研究团队还成功合成了25平方厘米的大面积电极，这进一步验证了该技术在实际电解槽中扩展应用的潜力。
“全球首个高电流长期运行电极”：商业化前景可期
韩志亨博士表示：“这项技术是全球首个在工业化高电流条件下，能够实现连续运行一个多月（超过800小时）的碳纤维基海水电解电极。”他进一步指出，“未来，我们将通过1000小时以上的运行评估以及基于大面积电解槽的堆叠化研究，将这项技术扩展为具有实际应用基础的验证技术。”
（通过本研究开发的用于碱性海水电解的Ru/CoMoOx@CC）
这项研究得到了科学技术信息通信部下属国家科学技术研究会（NST）的资助，研究成果已于2025年5月在线发表在国际著名学术期刊《应用表面科学》（Applied Surface Science, Elsevier）上，其技术实力获得了国际认可。
未来展望
利用海水制氢的技术，无疑为“无限氢能”时代的到来拉开了序幕。韩国能源技术研究院的这项研究，不仅仅是实验室的学术成果，更是跨越了工业界对高效率、长寿命电极的严苛要求，为实现可持续的环保能源解决方案树立了重要的里程碑。这项技术有望加速海水制氢的商业化进程，为全球能源转型贡献关键力量。
