氢能，被誉为“终极清洁能源”。然而，传统制氢方式要么依赖化石能源，碳排放高；要么依赖稀缺的淡水资源，成本高昂。

如今，这一困局正在被打破。

近日，四川大学/深圳大学谢和平院士团队在海水直接制氢领域取得重大突破，首次将真实海洋环境多因素耦合作用纳入研究体系，系统打通了从微观反应机制到宏观工程放大的全链条认知，创新性提出海水直接电解制氢规模化产业化应用的系统评估框架。

相关成果已于4月9日发表在《自然综述：清洁技术》，为海洋绿氢产业发展提供了核心理论支撑与方向指引。

一、向大海要氢：跨越半个世纪的世界级难题

海水直接制氢，绝非新鲜概念。自20世纪70年代国际学术界提出这一构想以来，已有半个世纪的研究历史。

但为什么一直没有大规模落地？答案就藏在海水的成分里。

海水中含有约3%的盐分及多种微量元素、微生物和悬浮物。析氯副反应、催化剂失活、系统腐蚀、钙镁离子沉积堵塞电极……这些都是长期困扰全球科研人员的行业共性难题。

更关键的是，绝大多数研究基于理想模拟海水，未充分考虑海洋成分波动、风浪扰动、盐雾腐蚀、可再生能源出力波动等多因素耦合作用，导致实验室成果与工程化应用之间存在巨大鸿沟。

实验室里跑得好，到了大海中却失灵——这就是海水制氢规模化的核心瓶颈。

二、谢和平团队的两大突破：从原理到工程的全链条革新

突破一：原创“相变迁移”技术，彻底隔绝海水杂质

早在2022年11月30日，谢和平团队就在《自然》正刊上发表颠覆性成果，开辟了“力学机制驱动的相变迁移”海水原位直接电解制氢全新路径。

这项技术的核心原理是什么？

简单来说，是通过界面压差驱动海水自发“液—气—液”相变传质，从原理上彻底避免了海水复杂组分对电解系统的毒性和腐蚀性，实现了无额外能耗下将海水等同于纯水直接电解制氢。

海水中92种杂质离子被隔绝在外，杂质阻隔率高达99.99%。

业内专家对此高度评价：“他们完美地解决了有害腐蚀性这一长期困扰海水制氢领域的问题，将打开低成本燃料生产的大门，有望推动变革走向更可持续的世界。”

突破二：构建全链条系统评估框架，打通实验室到产业化的“最后一公里”

如果说2022年的突破解决了“能不能做”的问题，那么4月9日的最新成果解决的是“怎么做大规模”的问题。

团队首次将研究视角从实验室理想体系拓展至真实海洋工程场景，搭建了涵盖材料性能、界面过程、装置结构、海洋环境因素、可再生能源适配性的全维度系统评估框架。

这相当于为海水制氢全链条技术优化、工程化设计与规模化放大，提供了清晰、可量化的指导标准。

谢和平院士表示，依托海上可再生能源快速发展，这一框架将助力推动我国抢占“海洋绿氢”产业制高点，打造“海上风电+海水制氢”新产业模式，为全球碳中和提供中国方案，筑牢能源战略安全屏障。

据了解，团队正与东方电气、国家电投等国企筹划兆瓦级海水制氢海上示范，预计今年底将完成规模化海试。

三、成本对标煤制氢：一场能源经济的“降维打击”

技术突破是基础，成本优势才是真正的“胜负手”。

海水直接制氢的经济性到底如何？数据给出了清晰的答案。

以海上风电电价0.23元/度计算，每公斤氢气生产成本降至11.2元，低于天然气制氢的20-24元，已经逼近煤制氢的9-12元区间。

谢和平院士给出了更具体的判断：

当电价低于0.23元/度时，海水制氢成本与煤制氢+CCUS相比具有竞争优势；

当电价低于0.15元/度时，海水制氢与煤制灰氢相当；

当电价低于0.11元/度时，海水制氢成本将完全低于煤制灰氢成本。

这是什么概念？煤制氢是目前全球成本最低的制氢方式，但也伴随着巨大的碳排放（每公斤氢气约11公斤二氧化碳）。如果海水制氢成本能低于煤制氢，意味着绿色氢能将真正在成本上“卷赢”化石能源制氢——这将彻底改写全球能源版图。

青岛炼化工厂的实测数据显示，海水制氢成本已压缩至每立方米0.4元，相当于每公斤20元以下。传统淡水制氢每吨成本8-10元，海水制氢仅为前者的约八分之一。

四、工程化落地：从实验室到大海的“三级跳”

理论突破和成本优势之外，中国海水制氢的工程化进展同样令人振奋。

首台套热耦合装置：500小时连续稳定运行

2025年12月，我国首台套110千瓦级热耦合海水直接电解制氢系统装置通过专家评审，已实现超过500小时的连续稳定运行。

这套装置由崂山实验室联合中广核集团、山东师范大学共同研发，创新性地利用钢铁、石化企业的低品位余热和天然海水直接电解产氢。满负荷工况下，每小时可产出22标准立方米的高纯氢气，年产能达19.2万立方米，并可联产450吨淡水和350吨浓海水。

更值得关注的是，该装置同步利用电解系统低品位废热，耦合筛分系统联产高品质淡水，免去了传统电解装置的废热冷却单元，整体降低了设备投资和能耗。

首个工厂化项目：突破千小时大关

2026年3月，我国首个工厂化海水制氢科研项目——青岛炼化海水制氢项目成功完成1000小时稳定运行，标志着该项目已具备从科研成果向规模化绿氢生产转化的落地条件。

该项目采用“工厂化海水制氢”模式，每小时可生产绿氢20立方米，利用厂区水面及屋顶光伏电站生产的绿电作为电解动力，所产氢气直接并入青岛炼化管网系统，用于炼化生产或注入全国首座碳中和加氢站，为氢能重卡、公交提供清洁动力。

从实验室到中试装置，再到工厂化项目——中国海水制氢正在加速跑完产业化落地的“最后一公里”。

五、产业格局：央企主导，多方联动

从目前国内海水制氢布局来看，市场参与者以央企为主，“三桶油”（中石化、中石油、中海油）、中广核、东方电气、国家电投、国家能源集团等是主要推动者。

技术路线也在同步推进——舟山氢能岛作为国内首个LOHC储运商业化项目已实现年产5000吨氢的稳定运行；粤港澳氢走廊规划年产10万吨，致力于打造全球首个集海上风电、制氢、管网输送于一体的全产业链示范工程。

六、产业前景：万亿级新赛道加速成型

据预测，到2030年，我国可再生能源制氢的装机规模有望突破1亿千瓦。中国能源研究会预计，到“十五五”期末，我国氢能市场规模将超过1万亿元。

在应用端，氢能正在加速从交通领域向工业、民生等多场景延伸。在广东湛江，我国首条百万吨级近零碳钢铁产线已实现稳定运行，用氢气取代传统焦炭，降碳50%至80%；在湖北黄石，首批500台氢能共享单车已投入使用，实现真正意义上的零碳出行。

随着“十五五”规划纲要明确将氢能纳入未来产业重点培育方向，以及全国超过20个省份将氢能列入当地规划，海水制氢正迎来前所未有的发展窗口期。

从1970年代的科学构想，到2022年的原理突破，再到2026年的全链条工程化评估框架——海水直接制氢走过了半个世纪，终于迎来“破晓时分”。

这项技术的意义远超能源本身。中国拥有1.8万公里海岸线、近海超5亿千瓦风能开发潜力，当“海上风电+海水制氢”形成合力，我们看到的不仅是能源自给能力的提升，更是一条摆脱化石能源依赖、跨越淡水资源约束的全新路径。

大海，不仅是生命的摇篮，也正在成为清洁能源的“新油田”。

来源：世界看能源