海水直接变氢气！是的，你没有看错，最近澳大利亚皇家墨尔本理工大学的研究人员开发出了一种神奇的催化剂，可以在海水中直接制取氢气，预计每公斤成本仅2澳元（约合10元人民币），远低于目前化石燃料制氢的成本。
氢气是一种清洁的能源载体，可用于交通、工业、建筑、电力等多个领域，甚至烧水、做饭、取暖等也不在话下，有助于我们实现低碳经济和应对气候变化。
然而，现在世界上绝大部分氢气都是通过化石燃料转化制造的，每年要排放8.3亿吨二氧化碳，导致环境的巨大污染。
现在的“绿色”氢气也不绿色，需要通过电解淡水来制造，价格非常昂贵，在商业上几乎不可取，仅占全球氢气总产量的1%。
因此，寻找一种可持续、低成本、高效率的制氢方法是当务之急。
海洋占地球表面的71%，科学家们一直希望利用海水来制造氢气，但海水中含有大量盐分和杂质，如钠、镁、钙、钾、氯、硫酸根等，这些物质会干扰海水电解制氢的过程，导致催化剂失活、电极腐蚀、隔膜堵塞等问题，甚至释放有毒的氯气。
所以海水制氢最大的痛点就是找到一种特殊的催化剂，既能有效催化水分解反应，又能抵抗海水中的腐蚀和污染，还要绝对便宜以降低成本。
墨尔本理工大学的研究人员开发的就是这样一种神奇的催化剂：多孔N-NiMo3P纳米片。
这种片材基面存在大的均匀孔隙，催化活性更高，并能确保更快的传质，室温下就可以有效地催化海水电解反应，直接将海水分解成氢气和氧气，而无需进行脱盐处理。
最关键的是，使用这种片材，氢析出反应和氧析出反应的过电位和总电压都很低，这意味着催化效率很高，消耗的电能很少。
最最关键的是，这种催化剂可以催化完全水分解，也就是把水完全分解成氢气和氧气。
实验中研究人员使用N-NiMo3P纳米片催化剂，在1摩尔浓度的氢氧化钾和海水中，分别以1.52和1.55伏特的电池电压实现了完全水分解，并达到了10毫安/平方厘米的电流密度。
研究人员称，这项技术不仅简单、可扩展，而且比目前市场上任何“绿色”制氢方法都更具成本效益，预计每公斤氢气的成本只有2澳元。
这是一个什么概念呢？氢气的能量密度是所有化石燃料中最高的，为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍，每公斤氢燃烧产生的热能为142.4MJ，而石油、煤炭、天然气分别是44MJ、29MJ、50MJ。
最最最关键的是，氢气燃烧的产物只有水，不会产生任何污染物，对环境和人体都没有危害，可以说是对化石燃料的全面碾压。
这意味着我们如果能够利用海水来制造氢气，就可以摆脱对化石能源的依赖，实现低碳经济和应对气候变化。
这项技术有望为绿色能源产业带来革命性的变化，目前，该研究团队已经申请了技术专利，并计划开发一个电解槽原型，以大规模生产氢气。
这项技术的原理和细节，你可以在附录的论文中找到。如果你对海水制氢感兴趣，不妨阅读一下，了解一下这种神奇的催化剂是如何工作的。
也许在未来的某一天，你的汽车、飞机和家用电器，可能就都是用海水（制氢）来驱动的了，我们所有人都可以享受清洁、低碳、高效能源带来的便捷，以及蓝天白云和如沐春风的大自然。
论文：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202207310
