众所周知，目前碱水电解商用的阳极OER材料主要采用Ni编织网热喷涂雷尼镍粉形成的电极。这种雷尼镍由Ni-Al、Ni-Zn等合金构成，经过碱性电解液和活化过程，Al、Zn金属逐渐溶解，最终形成多孔镍电极。尽管实验室研发的催化剂，特别是包含Ni、Fe、Co等过渡金属的自支撑材料，在OER性能上往往更胜一筹，但这些材料却未能广泛商用。

工程师们指出，实验室测试条件通常较为温和，如室温下的1MKOH溶液。然而，在实际的工业测试环境中，温度高达80℃，且电解液为30wt%的KOH，同时还有强制循环的影响，这使得许多高性能材料在短时间内就失去了稳定性。

对于电解制氢厂商而言，安全稳定长周期运行是首要考虑的因素。而目前市场上经过验证能够满足这一要求的，仍然只有雷尼镍。那么，究竟是什么原因让雷尼镍能够在如此严苛的工况下保持稳定呢？

经过分析，我们发现工况碱水测试的稳定性与材料的组分和形貌密切相关。雷尼镍的独特之处在于其Ni-Al合金组分。在强碱环境下，Al金属的溶解为Ni金属提供了多孔结构，而Ni在反应过程中生成的NiO、Ni(OH)NiOOH等物质则能有效稳定电极骨架。这种多孔结构不仅增大了反应活性面积，还有利于气体的扩散，从而确保了雷尼镍在碱水电解过程中的稳定性。但对于实验室合成的性能出色的OER材料，例如那些包含Ni、Fe、Co、Mo、W等二元乃至多元过渡金属的材料，尽管它们在合成时呈现出均相结构，但在强碱环境下进行测试时，由于各金属的氧化程度和与OH-的结合强度不同，往往会逐渐出现相分离。这种相分离导致单独两相的OER性能往往不及均相结构时的性能。以NiFe双金属氢氧化物为例，在强碱测试条件下，它会发生相分离，形成Ni(OH)2/NiOOH和Fe(OH)3/FeOOH的混相。单独的Ni(OH)2/NiOOH和Fe(OH)3/FeOOH的性能均逊于原先的均相NiFe双金属氢氧化物。这主要是因为，在均相结构中，不同原子间能够协同优化电子结构，促进电荷转移。而在相分离严重的情况下，材料甚至可能从骨架上脱落，进一步影响其稳定性。

此外，其他过渡金属如Mo、W、Cr在强碱性氧化条件下，会生成钼酸根、钨酸根、铬酸根等可溶性的含氧酸根离子。在强制循环的电解过程中，这些离子会从材料中脱离并溶解在溶液中，导致骨架坍塌和稳定性降低。

那么，为什么雷尼镍中同样会发生金属Zn、Al的脱溶现象，却能保持稳定性呢？这可能与材料的形貌或厚度有关。厚度代表了材料的刚性程度。以钢板和丝绸为例，钢板在强风中能保持稳定，而丝绸则容易受损。这同样适用于实验室合成的材料。许多高性能材料都具有超薄纳米结构，这种结构虽然增加了活性面积和本征活性，但也可能降低稳定性。因此，在追求高性能的同时，也需要考虑如何提高材料的稳定性。商用雷尼镍电极所采用的雷尼镍粉末，其粒径处于微米级别。经过精细的调浆与热喷涂工艺后，这些粉末与镍网基底紧密结合，形成一层厚度在几十至几百微米范围内的涂层。在这一过程中，催化剂表面颗粒的堆叠使得其粒径进一步增大。图示为保时来公司生产的BLS系列Raneynickel电极的实物及其扫描电子显微镜（SEM）图像。相较于实验室合成的NiFe基材料，这些纳米片的厚度处于几十纳米至几百纳米的范围，且性能卓越者甚至可达几纳米。然而，众多文献揭示，在电催化反应或稳定性测试后，这些原本结构明显的纳米片往往呈现出坍塌的岛状形态，尤其在高温和浓碱环境下，这种现象更为显著。

这种结构的转变不仅会减少电化学反应的面积，导致性能和稳定性的迅速衰减，还会破坏原有的传质扩散结构。气泡的不利扩散不仅会影响电解液的接触，而且大气泡带来的表面张力会进一步威胁结构稳定性。最终，材料可能一边溶解剥落，一边坍缩，使得这种薄层结构难以承受强碱测试的稳定性要求。

为了验证结构与稳定性的关系，可以进行一系列实验。例如，测定电极在工况下反应10小时、小时、0小时后的稳定性曲线，并与电极表面形貌进行对比，观察材料结构稳定性的变化。同时，为了排除实验室合成材料中Fe的脱溶对稳定性的影响，可以合成仅含Ni的电极材料，并保持相似的纳米片厚度。在相同工况下反应，观察10小时、小时后材料表面形貌和性能稳定性的变化，从而验证材料组分和形貌对工况下电催化稳定性的影响。

综上所述，实验室测出的OER性能优良的材料，在实际商用时往往因长周期稳定性不足而难以满足要求。这主要归因于复杂合成元素在高温浓碱条件下的相分离、脱溶和结构坍塌问题，以及纳米结构材料在高温浓碱环境中耐受性差的特点。相比之下，雷尼镍电极因其相对纯净的元素和刚性的结构，在高温浓碱条件下能保持稳定，运行时间长达50年以上，目前仍难以被替代。