利用海水替代淡水進(jìn)行電解制氫被認(rèn)為是一種經(jīng)濟、可持續(xù)的技術(shù)，對實現(xiàn)國家“碳達(dá)峰碳中和”的戰(zhàn)略目標(biāo)具有重要意義。目前，海水電解仍然存在著陽極穩(wěn)定性差的問題，制約了其進(jìn)一步的發(fā)展。研究人員發(fā)現(xiàn)海水中高濃度的Cl^-會造成陽極的嚴(yán)重腐蝕，導(dǎo)致電極快速失效。因此，人們設(shè)計了許多具有抗Cl^-腐蝕層的催化劑來提高的鎳基陽極的穩(wěn)定性。然而，這些耐Cl^-腐蝕的陽極在堿性海水中測試的穩(wěn)定性明顯短于堿性模擬海水（0.5 M NaCl）。因此，探明海水中其他化學(xué)成分對陽極穩(wěn)定性的不利影響對于提升陽極壽命、實現(xiàn)海水電解的工業(yè)化應(yīng)用至關(guān)重要。

近期，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所氫能實驗室陸之毅研究員帶領(lǐng)的電化學(xué)環(huán)境催化團(tuán)隊與中國科學(xué)院海洋新材料與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室汪愛英研究員帶領(lǐng)的碳基薄膜與涂層技術(shù)團(tuán)隊合作，基于前期對海水電解陽極穩(wěn)定性的研究（Research 2020, 2020, 2872141; Angew. Chem. Int. Edit. 2021, 60, 22740），在海水電解陽極腐蝕機理研究方面取得了新的進(jìn)展。該團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)除了Cl^-以外，海水中的Br^-對鎳基陽極的危害更大。本研究工作中，研究人員利用循環(huán)極化曲線發(fā)現(xiàn)鎳基底在含Br^-溶液中的耐腐蝕性比含Cl^-溶液的差，且在含Br^-溶液中的腐蝕速率更快。進(jìn)一步的電化學(xué)原位表征發(fā)現(xiàn)Cl^-會造成基底的局部腐蝕，形成窄而深的凹坑，而Br^-則會大面積腐蝕，形成淺而寬的凹坑。深入的機理分析表明，Cl^-有更低的擴散勢壘，更容易擴散進(jìn)入基底鈍化層進(jìn)行腐蝕，而Br^-與鈍化層反應(yīng)的自由能更低，傾向于多位點快速腐蝕。此外，對于表面含有催化劑（如NiFe-LDH）的鎳基電極，Br^-會導(dǎo)致催化劑層大面積剝落，從而導(dǎo)致性能迅速下降。

該項研究成果表明，除了抗Cl^-腐蝕外，設(shè)計抗Br^-腐蝕陽極對于海水電解的實際應(yīng)用更為重要。