海水电解制氢是解决绿氢生产 “缺水” 难题的关键方向，但传统技术始终卡在两大痛点：氯气副反应（CER）和钙镁氢氧化物结垢，必须依赖复杂的海水预处理，成本与效率难以兼顾。
近日，中国科学技术大学徐铜文院士、吴亮教授、余维胜博士团队在《JACS》发表重磅成果：开发出一种 “氯离子阻挡双极膜（MFBPM）”，实现了无预处理直接海水电解—— 在 100 mA cm⁻² 电流密度下稳定运行 80 小时，氢气法拉第效率近乎 100%，同时完美规避氯气副反应与结垢问题。
核心突破：
双极膜 “双 buff” 破解海水电解痛点
团队设计的 MFBPM 采用 “阴离子交换层（AEL）+ 超薄阳离子交换层（CEL）+MXene@FeOOH 纳米片催化层” 三层架构，通过两个关键机制攻克行业难题：
氯离子阻挡
MXene@FeOOH 纳米片堆叠形成 “重叠电双层”，利用静电排斥效应拦截 Cl⁻，同时保留 Na⁺的迁移通道，从源头抑制阳极氯气析出反应（CER）；防结垢
催化层提供丰富的水解位点，生成的质子可维持阴极微酸性环境，避免海水中 Ca²⁺、Mg²⁺形成氢氧化物沉淀。
性能验证：
80 小时稳定运行，法拉第效率近 100%
在实际海水电解测试中，该系统表现出碾压传统技术的稳定性：
长时运行
100 mA cm⁻² 电流密度下连续工作 80 小时，性能无衰减；制氢效率
氢气法拉第效率接近 100%，远超常规海水电解体系；无结垢 / 副反应
对比 Nafion 212 膜电解槽，MFBPM 体系阴极无明显钙镁沉淀，阳极未检测到大量 Cl⁻与 OCl⁻（氯气副产物）。
传统海水电解需通过反渗透、离子交换等预处理脱除杂质，成本占比超 30%。而该技术实现 “海水直用”，无需任何预处理步骤，尤其适配水资源匮乏的沿海区域，为绿氢规模化生产提供了 “低成本、可持续” 的新路径。
随着膜材料的进一步优化与规模化制备，这套双极膜体系还可拓展至其他工业电解场景，推动绿氢在能源、化工等领域的普及应用。
徐铜文院士团队长期深耕膜分离与电催化领域，此次成果是其在海水电解方向的又一重要突破。团队近年在《JACS》《Angew》等顶刊发表多篇高影响力论文，持续推动绿色制氢技术的实用化进程。