螯合剂EDTA-Na4加速海水电解析氢并抑制金属氢氧化物沉积的创新策略

《Journal of Energy Chemistry》：Accelerating hydrogen evolution rate and preventing metal hydroxide deposition in seawater electrolysis via addition of chelating agent EDTA-Na 4

本文提出通过添加螯合剂EDTA-Na4实现海水电解双重突破：既通过螯合Mg2+/Ca2+抑制氢氧化物沉积，又通过破坏界面水氢键网络降低水分解活化能，显著提升析氢反应（HER）速率。该策略使海水电解在100-500 mA cm?2下稳定运行超400小时，为绿色制氢提供新思路。

　　

亮点

螯合剂抑制Mg²⁺和Ca²⁺沉积

以铂修饰泡沫镍（Pt@NF）作为析氢反应（HER）电极的研究发现，添加EDTA-Na₄可显著提升海水电解稳定性。如图1a-b所示，在含EDTA-Na₄的海水中以30 mA cm^?2连续测试120小时后，Pt@NF电极的析氢过电位无明显变化，且电极表面未观察到沉积物。相反，普通海水电解仅10小时即出现明显氢氧化镁/钙沉积层（图1c-d），导致活性位点阻塞和过电位飙升。

结论

本研究证实通过添加螯合剂EDTA-Na₄可有效解决海水电解阴极金属氢氧化物沉积问题，并显著加速析氢反应速率。其机制在于：EDTA-Na₄螯合阳离子破坏界面水分子氢键网络结构，降低水分解能垒；同时其羧基（–COO^?）水解促进活性氢（H）和羟基（OH）生成，提升传质效率。该策略为绿色氢能规模化生产提供新路径。