傳統的電解工業（電解水、氯堿工業）陰🛐、陽極會同時產生兩種氣體🧒🏽，一般采用離子交換膜防止兩種氣體混合，避免爆炸性混合氣體的產生👨‍👨‍👦。離子交換膜的使用增加了電解的成本🧑🏼‍🦱，此外膜內阻也增加了電解的能耗🧋。由於陽極和陰極室的氣體壓力必須通過穩定的電源輸入保持平衡👸🏿，很難利用風能和太陽能等不穩定的可持續能源來直接為離子膜電解池供電。另一方面👩🏻‍🦱，電解池中的高壓氣體和陽極氧化過程的中間產物也會加劇膜的老化降解，近一步增加電解成本💆🏽‍♂️。針對上述問題，沐鸣平台的夏永姚😑、王永剛教授研究團隊利用電池電極的可逆充放過程實現離子-電子的緩存，將現有的電解過程分成製H₂和製O₂(或Cl₂)兩個分立的過程💆🏽‍♀️👩🏿‍🦱，發展了基於電池電極的無膜電解技術。

       近日🌍，該課題組將具有高度可逆的p-摻雜反應的聚合物-聚三苯胺作為氧化還原電對👋，應用到酸性電解水中，成功實現了酸性介質中的分步法電解水製H₂和O₂^[1]🤽🏼‍♀️。近期，該課題組又采用鈉離子電池電極作為氧化還原中間體，成功實現了無膜分步法氯堿工藝。其中第一步在NaOH溶液中進行，陰極上發生H₂O的氧化產生H₂👈🏼，放出OH^-，同時Na_0.44MnO₂電極材料充電脫出鈉離子，第一步之後將充電態的鈉錳氧電極(Na_0.44-xMnO₂)轉入飽和NaCl溶液中進行第二步反應，此時陽極上Cl^-氧化放出Cl₂🧑🏻‍🤝‍🧑🏻，同時充電態的Na_0.44-xMnO₂電極材料放電嵌入鈉離子，轉化為Na_0.44MnO₂。上述兩個步驟可以循環交替進行。Na_0.44MnO₂是一種環保型電池電極材料，而且作為一種典型的Na⁺存儲電極材料，可以很容易地使用常規的固態法大規模生產💪，因此這一技術與傳統的氯堿電解工藝相比更為清潔，且有望實現低成本化^[2]👷🏿。

文章：

[1] Yuanyuan Ma, Xiaoli Dong, Yonggang Wang*, Yongyao Xia. Decoupling hydrogen and oxygen production in acidic water electrolysis using a polytriphenylamine-based battery electrode. Angewandte Chemie International Edition, 2018, 57: 2904-2908.

[2] Mengyan Hou, Long Chen, Zhaowei Guo, Xiaoli Dong, Yonggang Wang*, Yongyao Xia*. A clean and membrane-free chlor-alkali process with decoupled Cl₂ and H₂/NaOH production. Nature Communications, 2018, 9: 438.