記者從深圳大學獲悉，該校謝和平院士團隊9日在Nature Reviews Clean Technology發表了題為「From micromechanisms to macro-engineering in direct seawater electrolysis」的Perspective（觀點性綜述）成果。該研究首次將真實海洋環境多因素耦合作用納入海水制氫研究體系，系統打通了從微觀反應機制到宏觀工程放大的全鏈條認知，創新性提出海水直接電解制氫規模化產業化應用的系統評估框架，為「海洋綠氫」產業發展提供了核心理論支撐與方向指引。

　氫能是21世紀重要的終端能源之一，而現有制氫依賴化石能源重整或純水電解，仍難以跳出「資源依賴」的束縛：前者伴隨大量碳排放，後者受電力供給與淡水資源雙重限制，難以滿足雙碳戰略與全球能源轉型的巨大需求。海水直接制氫將打破能源供給對地域資源以及以錨定「資源稟賦」構建的傳統能源開發現有路徑的深度依賴，成為推動能源體系變革的核心戰略突破口，更是全球各國確保能源安全與能源自主的未來發展趨勢。

　自上世紀70年代Williams提出海水直接電解制氫構想以來，國際海水直接制氫研究多聚焦於催化劑改性、非對稱電解和膜孔篩分，始終未能徹底解決海水複雜組分引發的析氯副反應、催化劑失活、系統腐蝕等行業共性難題。同時，絕大多數研究基於理想模擬海水體系開展，缺乏對真實海洋環境中海水成分波動、風浪擾動、鹽霧腐蝕、可再生能源出力波動等多因素耦合作用的系統認知，導致實驗室成果與工程化應用之間存在巨大鴻溝，成為制約海水制氫規模化落地的核心瓶頸。

海水直接制氫的靜態與動態挑戰

　針對上述技術發展核心痛點，本研究系統梳理了海水直接電解過程的關鍵微觀機制，明確了複雜離子環境下析氧/析氯競爭反應、鈣鎂離子沉積、界面傳質變化等對海水直接電解制氫系統的穩定性與能量效率影響作用機制；並結合國際主流技術路線，系統分析了不同方案的工程放大適用性與局限性，首次建立了微觀反應機制與宏觀系統運行之間的關聯認知準則，填補了領域內微觀基礎與工程應用脫節的研究空白。其中，謝和平院士團隊原創的相變遷移海水直接制氫路徑（Nature, 2022, 612, 673-678；2022年度科技部「中國科學十大進展」），通過界面壓差驅動海水自發「液-氣-液」相變傳質，從原理上徹底避免了海水複雜組分對電解系統的毒性和腐蝕性難題，實現了無額外能耗下將海水等同於純水直接電解制氫，在真實海水工況下展現出極強的長周期穩定運行潛力，成為本文提出的系統評估框架的實踐案例驗證。

相變遷移海水直接電解制氫：從原理到器件

　本研究首次將研究視角從實驗室理想體系拓展至真實海洋工程場景，構建了涵蓋材料性能、界面過程、裝置結構、海洋環境因素、可再生能源適配性的全維度系統評估框架，為海水制氫全鏈條技術優化、工程化設計與規模化放大提供了清晰、可量化的指導標準，標誌着海水直接電解制氫研究從單一指標探索，正邁入面向實際工程應用的系統化評估和工程產業化推進新時代。同時，該成果系統梳理了海水直接制氫「微觀機制—系統放大—環境適應性」的發展脈絡和全鏈條理論體系，明確了真實海洋場景下的核心研究方向，不僅為全球海水制氫不同技術路徑的協同發展提供了統一的理論參考，更為推動海水直接制氫技術從實驗室邁向規模化產業化應用奠定了理論基礎。

　未來，隨着海上可再生能源產業的快速發展，海水直接制氫有望在該系統框架的指引下實現多路徑協同突破，率先搶占全球「海洋綠氫」戰略產業的理論與技術制高點，打造「海上風電+海水直接制氫」一體化的「海洋綠氫」全新產業賽道，為全球碳中和目標實現提供「中國方案」，更為我國能源自主可控與戰略安全提供核心支撐。（記者 林麗青）

    頂圖 真實海洋環境視角下的海水制氫