一种基于氢键网络的筛选方法能够实现选择性区分OH?和Cl?离子，从而在2.0 A cm?2的电流强度下实现稳定的海水分解过程

　　直接海水电解制氢中，基于氢键网络筛的离子选择性传输机制可有效抑制氯离子腐蚀。通过原位拉曼光谱与第一性原理分子动力学模拟，发现硫酸根和碳酸根构建的缓冲层能强化动态氢键网络，OH?通过氢键重排自由传输，Cl?因无法适应网络结构被高效排斥。优化后的CoFe LDH阳极在300 mA/cm2过电位仅291.4 mV，稳定性达550小时，集成到膜电解器后实现2.51 V电压、4.85 kWh/Nm3 H?输出及1000小时稳定运行，建立氢键介导离子筛新范式。

　　

直接海水电解是一种生产绿色氢气的可持续方法，但传统阳极在面对氯化物时会受到严重的腐蚀。我们挑战了长期以来关于抑制氯化物作用的静电排斥模型，发现界面氢键网络控制着OH^?的选择性传输，同时阻止了Cl^?的通过。通过结合从头算（ab initio）分子动力学和原位拉曼光谱技术，我们证明阳极附近的有序水层形成了一个动态的氢键筛：OH^?可以通过重新配置氢键网络而无障碍地传输，而Cl^?由于无法重组界面水分子而难以通过。利用这一机制，我们使用SO₄^{2?和CO₃2?阴离子设计了一种界面氢键缓冲层。SO₄2?增强了氢键网络，从而阻挡了Cl?的通过；而CO₃2?则起到OH?“泵”的作用，缓解了高电流密度下的OH?耗尽现象。这种优化后的缓冲层使得CoFe LDH阳极表现出优异的性能（在300 mA cm?2电流密度下过电位为291.4 mV）和稳定性（在2.0 A cm?2电流密度下可持续使用550小时）。当该缓冲层应用于阴离子交换膜电解器中时，系统实现了具有工业应用价值的性能（在1.0 A cm?2电流密度下输出2.51 V电压，产生4.85 kWh Nm?3的氢气，且稳定性可达1000小时）。这项工作为抗腐蚀海水电解技术提供了一种基于氢键介导的离子筛选新机制。}