电化学全水解(OWS)是一种有效的制备清洁H2的方法，在可持续能源的广泛研究领域引起了人们的极大兴趣。然而，由于在商业碱性水电解中OER具有缓慢的多质子耦合电子转移动力学，以及OWS对高纯度淡水作为氢源的严重依赖也极大地限制了其在一些干旱或近海地区的实际应用。因此，直接利用海水作为氢源在水电解制氢方面显示出巨大的潜力，其可以有效缓解全球淡水压力和能源危机。
然而，在海水电解过程中，当所施加的电压大于Cl−的理论氧化电位时(1.72 V)，氯电氧化反应(ClOR)也会作为与阳极上OER的主要竞争反应发生，并会释放出有毒的腐蚀性Cl2。因此，设计并开发新型电催化剂以实现在工业电流密度下催化海水分解制氢具有重要意义。基于此，华南理工大学李映伟和沈葵等通过ZIF-L模板策略，在碳布(CC)上构建钴/氮共掺碳纳米片阵列(CC@CoNC)，其可以作为在海水中HER和肼氧化反应(HzOR)的高性能双功能电催化剂。结果表明，最优的CC@CoNC-600催化剂在10 mA cm−2电流密度下的HER过电位和HzOR电位分别为−69 mV和−61 mV；该催化剂可以在10 mA cm−2电流密度下稳定工作超过50小时，HzOR的活性损失几乎可以忽略不计。在催化剂CC@CoNC-600上HzOR的催化机理方面，吸附在催化剂表面的*N2H4主要遵循4e−电化学反应路径产生N2和H2O，这有利于将肼氧化与水电解耦合组成一个节能的H2生产系统。因此，利用CC@CoNC-600组装的碱性海水中肼氧化耦合析氢反应系统只需要0.557 V的超低电压就可以达到200 mA cm−2的电流密度，并且仅需要1.22 kW h的电力消耗就能生产一立方米的H2。此外，在碱性海水中，该系统还能在电流密度约为10 mA cm−2下的稳定工作40 h以上。该项工作对开发高效、低成本的肼氧化与海水电解耦合节能制氢双功能电催化剂具有一定的指导意义，有助于实现未来电解海水大规模生产H2。Coupling Hydrazine Oxidation with Seawater Electrolysis for Energy-Saving Hydrogen Production over Bifunctional CoNC Nanoarray Electrocatalysts Small, 2023. DOI: 10.1002/smll.202300019
