《科技日?qǐng)?bào)》4月10日消息,我國(guó)海水制氫領(lǐng)域,再取得突破!
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科技日?qǐng)?bào)權(quán)威消息
很多人看到海水制氫,第一反應(yīng)都是不解:中國(guó)水庫(kù)、江河遍地都是,淡水并不缺,為什么非要舍近求遠(yuǎn),跑到大海里制氫?
還有人更直接:制氫技術(shù)又難、成本又高,外國(guó)人也搞不定,我們風(fēng)電光伏不是都是清潔能源嗎?都能用,我們到底圖什么?
更有懂行的人直言,海水制氫喊了半個(gè)世紀(jì),全是實(shí)驗(yàn)室PPT,一到真實(shí)大海就失靈,離商用十萬(wàn)八千里。
直到2026年4月,四川大學(xué)、深圳大學(xué)謝和平院士團(tuán)隊(duì)發(fā)布最新重磅成果,這件困擾全球科學(xué)界50年的世紀(jì)難題,其中最硬的硬骨頭,對(duì)中國(guó)科學(xué)家啃下來(lái)了。
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啃下海水制氫最硬骨頭的中國(guó)謝和平院士團(tuán)隊(duì),中間就是謝和平院士
1 為什么全世界死磕海水制氫?這是未來(lái)能源繞不開(kāi)的終極選擇
先把最核心的問(wèn)題講透:我們費(fèi)這么大勁制氫,是因?yàn)闅淠艿膬?yōu)勢(shì),是電池、煤炭、石油永遠(yuǎn)替代不了的。
第一,絕對(duì)零污染,碳中和剛需。
氫氣燃燒之后,唯一的產(chǎn)物就是水,沒(méi)有二氧化碳,沒(méi)有廢氣,沒(méi)有霧霾。
鋼鐵冶煉、化工生產(chǎn)、遠(yuǎn)洋貨輪、重型卡車(chē)這些高耗能行業(yè),靠電池根本脫不了碳,只有氫能能做到。
第二,能量密度碾壓電池,長(zhǎng)途運(yùn)輸無(wú)解替代。
同等重量下,氫氣的能量是鋰電池的一百多倍。
大貨車(chē)、輪船、飛機(jī)用電池,跑幾百公里就沒(méi)電;
用氫能,續(xù)航上千公里輕輕松松,這是物理屬性決定的,不是技術(shù)能彌補(bǔ)的。
第三,氫能可以?xún)?chǔ)運(yùn),解決新能源最大痛點(diǎn)。
風(fēng)電、光伏最大的毛病,就是看天吃飯,有風(fēng)有光才有電,沒(méi)風(fēng)沒(méi)光就斷電。
而且,發(fā)出來(lái)的電存不住、運(yùn)不遠(yuǎn)。
而氫能可以把多余的綠電儲(chǔ)存起來(lái),還能船運(yùn)、管道運(yùn)輸,相當(dāng)于給新能源裝上了“巨型充電寶”。
第四,更關(guān)鍵的是,大規(guī)模制氫,陸地淡水根本扛不住,必須海水。
生產(chǎn)1公斤氫氣,就要消耗近10公斤純水。
一旦進(jìn)入千萬(wàn)噸級(jí)氫能時(shí)代,每年就要消耗上億噸水,這相當(dāng)于一座大城市全年的用水量。
淡水要保民生、保農(nóng)業(yè)、保工業(yè),根本不可能拿來(lái)大規(guī)模制氫。
而海水,占地球水資源的97%,取之不盡用之不竭,不占一滴民生用水。
這就是為什么,海水制氫不是多此一舉,而是氫能產(chǎn)業(yè)化的唯一出路。
2 ,卡了全球50年!海水制氫三大技術(shù)死穴,商用根本不可能
從上世紀(jì)70年代,人類(lèi)就提出了海水直接電解制氫的想法。
半個(gè)世紀(jì)里,全球無(wú)數(shù)科研團(tuán)隊(duì)攻關(guān),卻始終邁不過(guò)三道坎,每一道都是致命缺陷,直接堵死商業(yè)化道路。
第一道坎:海水腐蝕+劇毒氯氣,設(shè)備用幾個(gè)月就報(bào)廢
海水里滿(mǎn)是氯離子,這東西就是工業(yè)設(shè)備的“腐蝕劑”。
傳統(tǒng)方法直接電解海水,氯離子會(huì)瘋狂侵蝕電極、電解槽,普通設(shè)備撐不了幾個(gè)月就徹底損壞。
更危險(xiǎn)的是,電解過(guò)程會(huì)產(chǎn)生劇毒氯氣,不僅拉低制氫效率,還存在極大的安全隱患,工業(yè)生產(chǎn)根本不敢用。
第二道坎:鈣鎂離子結(jié)垢,電極直接被水泥堵死
海水不只有鹽,還有大量鈣、鎂離子。電解時(shí)電極周邊會(huì)變堿性,這些離子會(huì)快速生成堅(jiān)硬的沉淀物,像水泥一樣死死糊在電極表面。
就像水管水垢堵水一樣,電極被堵死之后,制氫效率斷崖式下跌,幾小時(shí)就失效,清理成本高到離譜,完全沒(méi)有工業(yè)價(jià)值。
第三道坎:實(shí)驗(yàn)室完美,真實(shí)海洋直接失靈
過(guò)去所有研究,都是用人工調(diào)配的模擬海水,在平穩(wěn)的實(shí)驗(yàn)室里做實(shí)驗(yàn)。
可真實(shí)大海完全不一樣:
風(fēng)浪不停搖晃、海水鹽度隨時(shí)變化、海上風(fēng)電供電忽高忽低。
傳統(tǒng)電解槽用的是液體電解液,海浪一晃就漏液、短路,稍微波動(dòng)就停機(jī),實(shí)驗(yàn)室成果根本落不了地。
這三道坎,就是海水制氫半個(gè)世紀(jì)無(wú)法商用的核心原因。
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傳統(tǒng)海水制氫的舊思路,老辦法,先淡化再電解,成本高、步驟多
3 ,中國(guó)科學(xué)家硬核破局!謝和平院士團(tuán)隊(duì),從根源解決所有難題
啃下這塊世紀(jì)硬骨頭的,是謝和平院士領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)。
這支由四川大學(xué)、深圳大學(xué)組建的頂尖團(tuán)隊(duì),沒(méi)有走國(guó)外“改良催化劑”的老路,不做小修小補(bǔ)。
他們直接從原理上實(shí)現(xiàn)顛覆性創(chuàng)新,啃下了這塊三大死結(jié)糾纏不清的、最硬的骨頭!
相關(guān)成果登上國(guó)際頂級(jí)期刊《自然綜述:清潔技術(shù)》,代表了全球海水制氫的最高水平。
團(tuán)隊(duì)最核心的突破,用大白話(huà)講,就是不跟海水雜質(zhì)硬剛,直接繞開(kāi)所有問(wèn)題,我用生活里的例子,所有人都能聽(tīng)懂。
團(tuán)隊(duì)獨(dú)創(chuàng)相變遷移技術(shù),原理就像家里的雙層蒸鍋:
把制氫設(shè)備分成兩個(gè)區(qū)域,一邊裝海水,一邊用來(lái)電解制氫,中間用特殊隔膜隔開(kāi)。
先加熱海水,讓海水變成純凈的水蒸氣,鹽、氯離子、鈣鎂雜質(zhì),全部被留在海水區(qū),根本過(guò)不去;
純凈水蒸氣穿過(guò)隔膜,冷凝成純水之后,再進(jìn)行電解制氫。
就這么一個(gè)簡(jiǎn)單的思路,腐蝕、結(jié)垢、產(chǎn)氯氣三大死穴,一次性全部根除,電極只接觸純水,永遠(yuǎn)不會(huì)損壞、不會(huì)堵塞。
針對(duì)海上風(fēng)浪搖晃的難題,團(tuán)隊(duì)專(zhuān)門(mén)研發(fā)了凝膠電解質(zhì)。
傳統(tǒng)液體電解液像水一樣,一晃就灑;這種凝膠電解質(zhì),就像果凍一樣,是半固態(tài)的,海浪再大、平臺(tái)再晃,都不會(huì)泄漏、不會(huì)短路。
而且它韌性極強(qiáng),能扛住海浪沖擊,還能自主修復(fù)輕微損傷,完美適配海上復(fù)雜工況。
除此之外,團(tuán)隊(duì)首次把真實(shí)海洋的鹽度波動(dòng)、風(fēng)電不穩(wěn)、風(fēng)浪沖擊等所有因素,全部納入研究。
簡(jiǎn)單說(shuō),以前只有實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù),現(xiàn)在有了工程落地的全套標(biāo)準(zhǔn),這才是真正的歷史性突破。
目前,這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)安置在東福1號(hào),在真實(shí)海域完成測(cè)試,實(shí)現(xiàn)了3200小時(shí)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,無(wú)腐蝕、無(wú)結(jié)垢、無(wú)故障,用實(shí)打?qū)嵉墓こ坛晒C明了技術(shù)的可靠性。
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謝和平院士親臨一線(xiàn)
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東福1號(hào)海水制氫項(xiàng)目,真實(shí)海洋環(huán)境,運(yùn)行了3000多小時(shí),證明了謝和平團(tuán)隊(duì)技術(shù)的可靠性,可行性
4 ,技術(shù)全部打通!阻礙百萬(wàn)噸級(jí)商用的5座現(xiàn)實(shí)大山
必須客觀說(shuō)一句:謝和平院士團(tuán)隊(duì),已經(jīng)解決了海水制氫技術(shù)瓶頸。
現(xiàn)在的問(wèn)題,不是“能不能制氫”,而是“能不能低成本、大規(guī)模、穩(wěn)定地賺錢(qián)”。
想要實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)噸級(jí)產(chǎn)業(yè)化,還有5座非技術(shù)大山,必須一步步翻越。
1 ,成本高,缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力
目前海水制氫成本在15-20元/公斤,而傳統(tǒng)煤制氫僅10-15元/公斤,價(jià)格差距明顯。
其中,海上風(fēng)電的電費(fèi)占總成本的60%以上,再加上海上平臺(tái)、專(zhuān)用設(shè)備的折舊費(fèi)用。
整體成本沒(méi)有達(dá)到工業(yè)盈利的標(biāo)準(zhǔn),這是商業(yè)化最基礎(chǔ)的門(mén)檻。
2, 綠電波動(dòng)無(wú)解,儲(chǔ)能推高整體成本
海上風(fēng)電靠天吃飯,風(fēng)速時(shí)大時(shí)小,供電功率波動(dòng)極大。
但電解制氫需要穩(wěn)定的電流,波動(dòng)過(guò)大會(huì)降低效率、損壞設(shè)備。
想要穩(wěn)定運(yùn)行,就必須配套儲(chǔ)能設(shè)備,而鋰電池、液流電池等儲(chǔ)能方案,會(huì)讓整體成本再上漲20%-40%,這是當(dāng)前最棘手的難題之一。
3, 設(shè)備規(guī)模不足,產(chǎn)業(yè)鏈尚未成熟
現(xiàn)在的技術(shù),還停留在百方級(jí)(看清,不是百萬(wàn)級(jí))的中試示范階段。
距離百萬(wàn)噸級(jí)商用,規(guī)模差距達(dá)到上千倍。
量產(chǎn)能力不足,產(chǎn)業(yè)鏈配套不完善,短時(shí)間內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。
4, 氫氣儲(chǔ)運(yùn)困難,海上配套全面空白
氫氣本身密度小、易泄漏、易燃易爆,運(yùn)輸要不是要極低溫,零下250多度,要不就是高壓,儲(chǔ)運(yùn)成本本就極高。
而海水制氫集中在遠(yuǎn)海,沒(méi)有成熟的輸氫管道,高壓氣態(tài)運(yùn)輸損耗大、成本高,液態(tài)運(yùn)輸需要超低溫環(huán)境,能耗極高。
同時(shí),專(zhuān)業(yè)運(yùn)氫船舶、港口加氫設(shè)施、陸地儲(chǔ)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)幾乎空白,制出來(lái)的氫氣,很難高效輸送到終端市場(chǎng)。
5, 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有待完善
目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有統(tǒng)一的海水制氫安全標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和工程規(guī)范,大規(guī)模項(xiàng)目的審批、驗(yàn)收沒(méi)有明確依據(jù);
綠氫補(bǔ)貼力度有限,碳稅政策尚未落地,海水制氫的環(huán)保優(yōu)勢(shì),無(wú)法轉(zhuǎn)化為實(shí)實(shí)在在的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),企業(yè)大規(guī)模投資的動(dòng)力嚴(yán)重不足。
5 寫(xiě)在最后:技術(shù)立住了,產(chǎn)業(yè)化只是時(shí)間問(wèn)題
半個(gè)世紀(jì)的技術(shù)封鎖,三道無(wú)解的世紀(jì)難題,被中國(guó)科學(xué)家用原創(chuàng)攻克。
謝和平院士團(tuán)隊(duì)的突破,不是簡(jiǎn)單的技術(shù)升級(jí),而是讓中國(guó)在海洋綠氫這個(gè)未來(lái)賽道,牢牢占據(jù)了全球制高點(diǎn)。
海水制氫,最難的技術(shù)的硬骨頭已經(jīng)啃下,商業(yè)化的5座大山,雖然艱難,但早晚能夠逾越。
可以說(shuō)對(duì)于氫能這個(gè)世紀(jì)能源,我們是站在領(lǐng)先的位置!
這就是中國(guó)科學(xué)家的恒心,用十年磨一劍的堅(jiān)守,攻克世界級(jí)難題。
他們?yōu)閲?guó)家新能源開(kāi)發(fā),避免化石能源(石油天然氣)卡脖子,交出了屬于中國(guó)的答案。
致敬每一位默默深耕的中國(guó)科學(xué)家,這才是我們民族最硬的底氣。
本文消息來(lái)源: 《科技日?qǐng)?bào)》,我國(guó)科學(xué)家在海水直接制氫領(lǐng)域再獲新突破,2026年4月10日。
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