海洋环境中阴极保护的原理是通过施加外部电流或利用牺牲阳极材料，使金属结构表面整体转变为电化学腐蚀电池中的阴极，从而抑制其腐蚀反应的发生。在海洋这一强电解质环境中，金属结构（如船体、海底管道、海洋平台等）易发生电化学腐蚀，即金属表面形成无数微小腐蚀电池，阳极区金属失去电子被氧化腐蚀。

在海洋环境中，常用于阴极保护的牺牲阳极主要有锌合金牺牲阳极和铝合金牺牲阳极，其选择需综合考虑保护效果、电流输出特性、成本及环境适应性等因素：

·成分特点：通常为纯锌或含少量铝、镉的锌合金（如Zn-Al-Cd三元合金），其中镉的添加可改善阳极的电化学性能，减少腐蚀产物的堆积。

·电化学性能：在海水中的开路电位约为-1.05V（相对于饱和甘汞电极，SCE），自腐蚀速率较低，电流效率可达90%以上。其输出电流相对平稳，适合对电流需求较小的保护对象，如小型船舶、海洋管道、港口设施等。

·优势：成本较低，易于加工成各种形状（如块状、带状、棒状），对海水的污染较小，且在低电阻率的海水中性能稳定。

·局限性：电流输出密度较低（约0.2-0.5A/m²），不适用于大型金属结构或高电流需求的场合；在高温海水（如超过50℃）中，阳极表面易形成致密的腐蚀产物膜，导致电流输出下降。

·成分特点：主要成分为铝，添加锌、铟、镁等合金元素（如Al-Zn-In-Mg-Si系合金），铟的作用是抑制铝在海水中的钝化，确保阳极持续稳定地溶解。

·电化学性能：开路电位约为-1.10~-1.15V（SCE），电流效率高达95%以上，电流输出密度大（可达1-2A/m²），是目前海洋工程中应用最广泛的牺牲阳极之一。

·优势：单位重量的阳极产生的电流量大（理论容量约2800A·h/kg），比锌阳极高约3倍，因此使用寿命更长，适合大型结构（如海底管道、海上平台、FPSO等）的长期保护；在高流速海水环境中性能优异，不易因腐蚀产物堆积而失效。

·局限性：成本高于锌阳极；对海水的纯度和温度较敏感，在低电阻率（如河口低盐度海水）或高污染海水中，可能出现局部腐蚀或钝化现象；加工工艺要求较高，需严格控制合金成分以避免“负差异效应”（阳极表面局部溶解不均匀）。

·优势：在高电阻率的海水（如深海或盐度较低的海域）或土壤-海水交界区（如港口码头桩基的潮差带）中，镁阳极的活化性能好，可快速建立保护电位；适合短期或临时保护，如水下金属构件的安装初期、临时停泊的船舶等。

·局限性：电流效率低（通常为50%~70%），自腐蚀速率快，使用寿命短（理论容量约2200A·h/kg，但实际有效容量低）；成本较高，且大量溶解会释放氢气，可能对密封结构（如储罐内壁）造成氢脆风险；在低电阻率海水中，易因过保护导致被保护金属表面析氢，加速涂层剥离。

·小型或短期保护：优先选择锌阳极，如游艇、小型渔船、水下仪器外壳等，平衡成本与保护需求。

·大型或长期保护：铝合金阳极是首选，如海底输油管道（需间隔一定距离安装阳极块）、海上风电基础、钻井平台导管架等，其高电流输出和长寿命可降低维护成本。

·高电阻率或特殊环境：镁合金阳极用于辅助保护，如在河口、泥质海底等区域，与铝合金阳极配合使用，以确保保护电位达标；但需严格控制阳极数量，避免过保护。

·环境保护要求：在生态敏感海域（如珊瑚礁区），优先选择锌合金或低毒铝合金阳极，减少重金属离子（如镉）的释放；目前无镉铝合金阳极已成为主流趋势。