在全球能源轉型的浪潮中,海水制氫技術正成為破解清潔能源困局的關鍵突破口。地球表面約71%被海洋覆蓋,若能直接從海水中提取氫氣,不僅能替代傳統化石燃料,還能緩解淡水資源緊張問題。然而,海水中的高濃度鹽分和氯離子在電解過程中會腐蝕設備,傳統方法需先進行海水淡化,導致成本居高不下。過去數十年間,多個國家的科研團隊嘗試攻克這一難題,但大多因效率低下或成本過高而止步。
丹麥與法國曾聯合開展項目,試圖通過海水制氫實現供暖,但因淡化環節成本過高,企業資金鏈斷裂,最終破產。這一案例警示行業:低成本是海水制氫商業化的核心門檻。而中國科研團隊通過物理力學與電化學的交叉創新,開辟了一條新路徑——繞過淡化步驟,直接在海水原位進行電解。
2022年,謝和平院士團隊在《自然》雜志發表論文,提出“相變遷移技術”:利用濃氫氧化鉀溶液與防水透氣膜的組合,將海水中的雜質隔離,使其轉化為純凈水蒸氣后再電解制氫。這一方法不僅省去了淡化設備,還能與海上風電、太陽能發電結合,實現“綠電制綠氫”。論文發表后引發國際關注,被評選為中國科學十大進展之一。
2023年5月,該團隊與東方電氣集團在福建興化灣開展全球首次海上風電海水直接電解制氫試驗。名為“東福一號”的試驗平臺長10米,搭載電解裝備,由海上風電機組供電。在連續10天的測試中,平臺經受住3級至8級風速、0.3米至0.9米海浪的考驗,氫氣輸出穩定,純度達99.9%。更關鍵的是,制氫成本降至每立方米0.4元,僅為煤制氫成本的一半。這一成果證明,技術從實驗室走向實際海洋環境完全可行。
進入2024年,中國海水制氫技術加速產業化。7月,東方電氣與謝和平團隊聯合完成10立方米/小時的樣機陸地試驗,突破規模化瓶頸;國家電投同步啟動海洋綠氫項目,聚焦解決高成本與低能效問題。同年年底,中石化在青島建成首個工廠化海水制氫項目,每小時產20立方米綠氫,采用浮動光伏發電供電,氫氣直接并入煉化管道或用于氫燃料汽車,實現了綠電與海水電解的整合。
2025年上半年,大連化物所調試的250千瓦級海水制氫系統投入運行,直流電耗僅3.8千瓦時/立方米氫氣,純度達99.999%。該系統利用海上風光余電,優勢在于無需依賴淡水資源,且海水分布廣泛。6月,謝和平團隊在《自然·通訊》發表新研究,通過優化氯離子處理技術,進一步提升電解效率。8月,廣東啟動110立方米/小時項目,由深圳大學主持,模塊化裝備在沿海基地組裝測試。
國際社會對中國海水制氫技術的突破反應強烈。外媒普遍認為,這一技術將重塑全球能源格局。歐盟2020年曾估算,到2030年氫需求將達5600萬噸,正尋求低成本供應商合作。中國技術的出現,使其成為全球氫能市場的關鍵參與者。CGTN和《燃料電池周刊》報道稱,中國首創的兆瓦級海水電解器每小時可產200立方米氫氣,利用風光余電,成本低且純度高。SciTechDaily則提到,新技術適用于沿海干旱地區,可直接從海水中提取氫氣,無需淡化。
全球氫產量在2023年達9700萬噸,但低排放氫占比不足1%。預計到2024年底,全球電解器容量將達5吉瓦,其中中國占70%。中國電解器制造能力在2023年翻倍至25吉瓦/年,占全球六成。氫能源在工業和交通領域的應用前景廣闊:中國已建成136座加氫站和11個氫燃料供應中心,新能源汽車產業正加速向氫能轉型。
海水制氫技術的推廣將徹底改變能源版圖。沿海風電場可轉化為“氫礦”,海洋成為最大的氫源。過去依賴淡水制氫的模式被打破,中東、非洲等缺水地區也能通過這一技術獲得清潔能源。盡管仍面臨海水腐蝕、規模化投資等挑戰,但中國從2019年支持氫研究至今,僅用四年多便實現從理論到實測的跨越,速度令國際驚嘆。
與日本早期押注氫能源但制氫成本高企不同,中國通過技術創新實現了低成本突破,形成電動汽車電池與氫能源雙軌發展的格局。美國雖有技術轉移至中國的案例,但規則限制未能阻擋中國前進的步伐。在全球變暖背景下,清潔能源已成為必然趨勢。氫氣燃燒后僅產生水,若能替代石油,中東產油國將面臨轉型壓力,而中國則可通過技術領先換取資源,提升國際地位。











