近日，我院纪仁杰教授团队博士生王立鑫在海水电解制氢电极制备方面取得重要进展，相关研究成果《用于高效海水分解的抗氯腐蚀-自清洁一体化Al2O3@镍基枝晶型电极基体的制备》（Integrated Anti-Chlorine-Corrosion and Self-Cleaning Al₂O₃@Ni-Based Dendritic Electrode Matrix for Efficient Seawater Electrolysis.）发表在《Journal of Cleaner Production》。《Journal of Cleaner Production》（中科院一区Top，IF：10.7）是绿色能源开发与使用，生产过程绿色可持续发展领域的国际顶级期刊。该论文第一作者为博士研究生王立鑫，通讯作者为纪仁杰教授，中国石油大学（华东）为第一署名单位和唯一通讯单位。该研究得到装备预研教育部创新基金和“泰山学者”青年专家计划等项目的资助。
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作为一种绿色制氢技术，海水电解可直接利用储量丰富的海水资源，大幅节约淡水资源，契合清洁能源低碳发展需求。但直接海水电解存在两大核心难题：阳极处氯离子易发生析氯副反应，产生腐蚀性物质破坏电极；阴极电解局部pH升高，海水中钙、镁离子生成氢氧化物沉淀覆盖活性位点，堵塞电极、降低催化效率，二者共同制约电极长效稳定运行与大电流工况下的电解动力学性能。因此，研发兼具抗氯腐蚀、自清洁双功能的新型电极基体对推动海水电解工业化至关重要。
阳极抗氯腐蚀机理
本文通过一体化电沉积策略制备氧化铝包覆镍基枝晶电极基体（Al₂O₃@NDEM），该枝晶立体结构与氧化铝改性赋予电极双重功能，同步解决阳极氯腐蚀、阴极沉积堵塞问题。基体表面均匀嵌载氧化铝颗粒，碱性电解液中可原位生成带负电的[Al (OH)ₙ]⁻物种：阳极侧该物种吸附形成静电防护层排斥氯离子，同时借助格罗特斯机理加速氢氧根传导，提升析氧反应动力学、抑制有毒次氯酸盐生成；阴极侧垂直枝晶间隙形成连续气泡传输通道，氢气微气泡持续冲刷电极实现自清洁，且氧化铝缓冲局部pH剧烈波动，大幅减少Ca²⁺、Mg²⁺沉淀物附着。
阴极自清洁机理
将 Fe-Al₂O₃@NDEM组装成全海水电解槽，500 mAcm⁻²恒流条件下稳定产气 300 h，氢氧产气比例稳定接近理论2:1，槽电压长期维持在4.55~4.89 V区间，性能与稳定性均显著优于传统IrO₂/Ti阳极Pt/Ti钛毡商用电极体系，为大规模可再生能源海水制氢提供可行电极设计方案。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2026.148626
