利用可再生能源電力（綠電）進行海水電解為生產(chǎn)綠色氫氣（綠氫）提供了一種頗具吸引力的策略。然而，直接利用海水進行電解面臨諸多挑戰(zhàn)，主要源于海水中大量存在的鹵素離子（例如 Cl-、Br-）在陽極引發(fā)的腐蝕和競爭反應。
以往關(guān)于海水電解的研究主要集中在陽極的開發(fā)上，因為陰極在還原電位下工作，在海水電解過程中不會發(fā)生電極溶解或氯化物腐蝕反應。然而，可再生能源具有間歇性、波動性和隨機性，如果利用可再生能源電力來驅(qū)動海水電解，會導致頻繁的啟停操作。
2025年3月6日，北京化工大學化工資源有效利用全國重點實驗室孫曉明教授、周道金副教授及香港城市大學劉彬教授團隊合作（北京化工大學2022級碩士生沙琪昊及已畢業(yè)博士生王士元為論文共同第一作者）， 在國際頂尖學術(shù)期刊 Nature 上發(fā)表了題為：10,000-h-stable intermittent alkaline seawater electrolysis 的研究論文。
該研究揭示了耦合波動性可再生能源的電解（海）水過程中制氫陰極存在的氧化與腐蝕等問題，并基于此提出了原位構(gòu)建多層鈍化結(jié)構(gòu)以抵抗停車工況下陰極的氧滲透，為解決堿性電解槽和陰離子交換膜電解槽耦合波動性能源的瓶頸難題提供了新方案。
在這項最新研究中，研究團隊首次揭示了間歇電解過程中海水析氫陰極的動態(tài)演變和退化情況，并據(jù)此提出構(gòu)建催化劑鈍化層以維持其在運行過程中的析氫性能。在 NiCoP-Cr2O3 正極表面原位形成的磷酸鹽鈍化層能夠有效保護金屬活性位點在頻繁放電過程中免受氧化，并在停車工況下排斥鹵素離子在正極上的吸附。
研究團隊證明，采用這種設(shè)計策略優(yōu)化的電極在堿性海水中以 0.5 A/cm2 的工業(yè)電流密度波動運行 10000 小時后，電壓僅以 0.5% /khr 的速率上升。在超大電流（10 A/cm2）條件下間歇工作，仍保持了較好的穩(wěn)定性（1.8% /kh，運行 700小時）。
總的來說，這項研究提出了新的鈍化機理和材料設(shè)計策略，為解決析氫電催化劑在波動電解過程中的性能衰減問題提供了新思路，為促進可再生電力驅(qū)動的海水電解技術(shù)的工業(yè)化提供了關(guān)鍵技術(shù)支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-08610-1
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