利用可再生能源电力（绿电）进行海水电解为生产绿色氢气（绿氢）提供了一种颇具吸引力的策略。然而，直接利用海水进行电解面临诸多挑战，主要源于海水中大量存在的卤素离子（例如 Cl-、Br-）在阳极引发的腐蚀和竞争反应。
以往关于海水电解的研究主要集中在阳极的开发上，因为阴极在还原电位下工作，在海水电解过程中不会发生电极溶解或氯化物腐蚀反应。然而，可再生能源具有间歇性、波动性和随机性，如果利用可再生能源电力来驱动海水电解，会导致频繁的启停操作。
2025年3月6日，北京化工大学化工资源有效利用全国重点实验室孙晓明教授、周道金副教授及香港城市大学刘彬教授团队合作（北京化工大学2022级硕士生沙琪昊及已毕业博士生王士元为论文共同第一作者）， 在国际顶尖学术期刊 Nature 上发表了题为：10,000-h-stable intermittent alkaline seawater electrolysis 的研究论文。
该研究揭示了耦合波动性可再生能源的电解（海）水过程中制氢阴极存在的氧化与腐蚀等问题，并基于此提出了原位构建多层钝化结构以抵抗停车工况下阴极的氧渗透，为解决碱性电解槽和阴离子交换膜电解槽耦合波动性能源的瓶颈难题提供了新方案。
在这项最新研究中，研究团队首次揭示了间歇电解过程中海水析氢阴极的动态演变和退化情况，并据此提出构建催化剂钝化层以维持其在运行过程中的析氢性能。在 NiCoP-Cr2O3 正极表面原位形成的磷酸盐钝化层能够有效保护金属活性位点在频繁放电过程中免受氧化，并在停车工况下排斥卤素离子在正极上的吸附。
研究团队证明，采用这种设计策略优化的电极在碱性海水中以 0.5 A/cm2 的工业电流密度波动运行 10000 小时后，电压仅以 0.5% /khr 的速率上升。在超大电流（10 A/cm2）条件下间歇工作，仍保持了较好的稳定性（1.8% /kh，运行 700小时）。
总的来说，这项研究提出了新的钝化机理和材料设计策略，为解决析氢电催化剂在波动电解过程中的性能衰减问题提供了新思路，为促进可再生电力驱动的海水电解技术的工业化提供了关键技术支持。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-08610-1
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