镁/海水电池以海水为电解质兼阴极反应物，无需额外携带电解质，因而电池比能量高、海洋适应性好。近年来，姜鲁华团队围绕阴极海水还原反应动力学慢、催化剂活性和稳定性差等科学技术挑战，开发了系列高活性高稳定性非贵金属催化剂，镁/海水电池性能和稳定性大幅提升。（相关进展详见：ACS Appl. Mater. Interfaces,2022, 14, 10246；Journal of Power Sources,2021, 486, 229351；ACS Sustain. Chem. Eng.,2021, 9, 38, 13106；Nano Materials Science,DOI: 10.1016/J.NANOMS.2020.12.003）。
海水直接电解制氢对于沿海城市具有重要意义，但其电依赖性限制了海水制氢的空间应用范围。最近，该团队在前期工作的基础上巧妙地将镁/海水电池与海水电解耦合，开发出一套新型自驱动海水电解制氢系统（图1）。在该系统中，镁/海水电池为电解海水装置提供电能，电解海水装置和镁/海水电池的阴极均产生氢气，制氢效率显著提升。这种自驱动直接海水电解系统提供了一种可行的不依赖外电网的海水制氢策略。
图1自驱动海水制氢系统工作原理图
该系统中嵌入了团队自行开发的高活性MoNi/NiMoO4异质结构海水析氢催化剂，该催化剂在异质界面处形成肖特基结内建电场，使得MoNi和NiMoO4异质界面分别表现出亲电性和亲核性，海水析氢反应过程中电荷传输效率得到显著提升，极大地促进了中性海水环境下水的解离。采用MoNi/NiMoO4异质结构催化剂的镁/海水电池最大输出功率密度可达21.08 mW cm-2，为目前报导的性能最高的镁/海水电池（图2，左）；所构建的镁/海水电池驱动的海水电解制氢系统产氢效率高达12.11 mL cm-2h-1，是目前报导的最先进的自驱动制氢系统之一（图2，右）。
图2镁/海水电池驱动发光二极管（左），镁/海水电池驱动海水电解制氢装置（右）
该工作以“Mg/seawater batteries driven self-powered direct seawater electrolysis systems for hydrogen production”为题发表于国际知名期刊Nano Energy（中科院JCR一区TOP期刊，影响因子17.881），硕士研究生许颖双和吕洪浩为论文共同第一作者，刘光波副教授和姜鲁华教授为论文通讯作者，WilliamHill中文官方网站为论文第一完成单位。
该研究得到国家自然科学基金（22179067）和山东省泰山学者工程（ts201712046）支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107295
