利用可再生能源分解水产生的绿色氢是低碳经济最具前景的能源载体。然而，可再生能源分布和淡水供应之间的地理不匹配给其生产带来了重大挑战。在这里，我们展示了一种从空气中直接产氢的方法，即利用太阳能或风能提供的吸湿电解质和电解，就地捕获大气中的淡水，电流密度高达574 mA cm-2。这样的一个原型已经建立并且在法拉第效率约95%的稳定性能下连续运行12天。这种所谓的直接空气电解(DAE)模块可以在相对湿度为4%、极其干燥的环境下工作，克服了供水问题，可持续地生产绿色氢气，对环境的影响最小。DAE模块可以很容易地扩展，为偏远、(半)干旱和分散的地区提供氢气。

氢是终极的清洁能源。尽管氢是宇宙中最丰富的元素，但地球上的氢主要以水等化合物的形式存在。电解水利用可再生能源产生的H2，即绿色氢，代表了低碳经济最具前景的能源载体。氢气也可以用作间歇性能源(如太阳能、风能和潮汐)的能量储存介质。

电解水器的部署在地理上受到淡水供应的限制，但淡水可能是一种稀缺的商品。超过三分之一的地球陆地表面是干旱或半干旱的，供养着世界上20%的人口，在那里，日常生活很难获得淡水，更不用说电解了7,8。与此同时，污染、工业消费和全球变暖加剧了水资源短缺。海水淡化可以用于促进沿海地区的电解水，然而，这大大增加了生产氢气的成本和复杂性。另一方面，可再生能源丰富的地区普遍缺水。图1a和1b分别显示了淡水短缺与太阳能和风能潜力之间的独特地理匹配，在大多数大陆，如北非、西亚和中亚、大洋洲中西部和北美西南部。

很少有研究试图缓解电解用水的短缺。直接的生理盐水分解可以产生氢，然而，它面临着处理氯副产物的严峻挑战。有些质子/阴离子交换膜电解槽可以利用高湿蒸汽进料至阳极;然而，所有这些电解槽的阴极必须在无空气的气氛中工作，由惰性载气(如氮气或氩气)净化，导致H2产品纯度特别低，低于2%。另一方面，光催化水裂解有可能使用蒸汽进料，但这种方法最大的问题是它在真实世界的演示中较低的太阳能制氢效率(约1%)，而且使其更复杂的是，产物是H2和O2气体的混合物，这需要一个额外的分离过程。

在这项工作中，我们证实空气中的水分可以通过电解直接用于产氢，这是由于空气中的水分普遍存在和自然取之不尽——空气中的水随时都有12.9万亿吨，它们与水球处于动态平衡状态。例如，即使在萨赫勒沙漠，平均相对湿度(R.H.)也约为20%19，而在澳大利亚中部沙漠的乌卢鲁(艾尔斯岩)，平均白天R.H.为21%。考虑到如氢氧化钾、硫酸、丙二醇等潮解性材料可以从极度干燥的空气中吸收水蒸气，在这里，我们展示了一种通过暴露于空气中的原位电解吸湿电解质来生产高纯度氢气的方法。该电解槽在较宽的R.H范围内稳定运行，低至4%，同时生产高纯度的氢气，法拉第效率约为95%，连续12天以上，无需输入任何液态水。一个有五个平行电解槽的太阳能驱动的原型已经被设计在露天工作，实现了745 L H2日每平方阴极的平均产氢率;风力驱动的原型机也已被证明可以从空气中生产氢气。这项工作开辟了一条不消耗液态水就能生产绿色氢的可持续途径。