“双碳”目标引领下，氢能被视为能源结构转型的重要抓手。其中，利用风能、太阳能等可再生能源电解水制取的绿氢，因其全流程低碳特征备受关注。但在产业化推进中，电解水制氢的能耗与成本仍是制约规模扩张的关键瓶颈。 问题在于，现有电解水工艺中阳极析氧反应能垒高、动力学缓慢，往往占据电解过程的大部分电能消耗。也就是说——制氢系统想要“降本增效”——必须在阳极反应环节实现替代或优化。长期以来，科研界持续探索更低能耗的阳极反应，通过“降低阳极代价”来换取整体制氢效率提升。 原因在于，虽然尿素氧化反应被认为具备较低理论电位，并且可与含尿素废水处理相结合，具有“变废为宝”的现实意义，但该反应在传统条件下容易走向生成氮气的路径，导致目标含氮高附加值产物选择性不足。特别是在希望联产具有工业应用价值的亚硝酸盐时，副反应竞争强、产物调控难，成为限制技术落地的关键科学与工程问题。 针对上述难点，内蒙古大学化学化工学院刘健教授、王艳琴副教授团队提出催化剂结构与功能协同设计思路，构建高效多功能电催化体系，实现对尿素电氧化反应路径的有效调控：一上将反应更稳定地导向亚硝酸盐生成，提高尿素向目标产物的转化效率；另一方面显著抑制生成氮气等副反应，并与阴极产氢过程形成协同，使制氢环节整体能耗下降。研究认为，该策略经济可行性上亦具有积极信号，为“节能制氢+废水资源化+化学品联产”的耦合路线提供了可验证的技术框架。 影响层面看，该进展至少带来三方面启示：其一，从源头降低绿氢制备电耗，有助于缓解可再生能源电力成本波动对制氢经济性的影响，提升绿氢与传统制氢路线竞争力；其二，将尿素废水引入电解体系，有望把环境治理需求转化为生产要素，实现污染减排与能源产出协同，拓宽工业园区循环利用路径；其三，亚硝酸盐食品、农业、医药等领域具备广泛用途，若能在制氢过程中同步获得稳定产出，将为电解系统提供额外价值支撑，改善单一产氢模式下的收益结构。 对策层面，上述研究的核心在于以催化与界面调控提升选择性与效率。相比单纯追求更高电流密度或更低过电位的路线，该工作更强调“路径管理”与“副反应抑制”的系统思维：通过材料设计与反应网络重塑，在可控条件下实现目标产物定向生成。研究团队还将该策略拓展至锌—尿素电池体系，呈现从基础机制创新向器件化、工程化探索延伸的可能，为后续多场景应用提供了技术接口。 前景判断上，绿氢产业进入规模化阶段，需要以更低能耗、更高稳定性、更可复制的工艺作为支撑。尿素氧化替代阳极析氧的路径若要走向工业应用，仍需催化剂寿命、复杂废水适应性、连续化运行、产品分离与安全规范诸上开展系统验证，同时评估在不同电价与原料条件下的全生命周期成本与减排收益。随着可再生能源装机增长与氢能应用场景扩展，具备“降耗+联产+治理”综合效益的技术路线，预计将成为下一阶段绿氢技术竞争的重要方向之一。
从单纯制氢到节能制氢与资源化联产的转变，反映了绿色技术从局部突破向系统优化的进步。以更低能耗获取更大综合效益——既是科研创新的目标——也是绿色转型的需求。随着关键技术的持续突破，这类面向产业痛点的研究成果将加速从实验室走向应用，为构建清洁低碳的能源体系提供有力支撑。