大海变“氢矿”！我国突破海水制氢技术，全球能源格局要改写吗？

浩瀚的大海，真能变成取之不尽的“氢矿”吗？中国在海水直接制氢上的原创突破，又是否足以撬动延续多年的全球能源格局？

回答这些问题，要从2022年说起。这一年被视为中国氢能的“爆发元年”：中国氢能专利数量逼近日本，跃居世界第二；科研领域也传出重磅消息，困扰学术界约半个世纪的海水直接制氢难题取得原创性突破，预计五年内有望走向产业化。

这项突破来自四川大学和深圳大学谢和平院士团队，相关论文已发表在国际学术期刊《自然》上。同年12月16日，团队与东方电气股份有限公司在深圳签署“海水无淡化原位直接电解制氢”原创技术产业化应用合作协议，标志着这项成果正从实验室加速走向产业应用。

要看清这项突破的分量，先得了解现有制氢路径。目前主要有四类：化石燃料制氢、工业副产氢、电解水制氢，以及生物质等其他方法。

其中天然气制氢占主导，日本也以此为主。这种方式适用范围广，但原料利用率低、工艺复杂、操作难度高，还会排放二氧化碳，环保性大打折扣。

中国提出2060年实现碳中和。届时国内氢气年需求量预计达到1.3亿吨，制氢仍主要依赖电解水技术，每年约需消耗11.7亿吨电解用纯水。淡水资源本就紧张，把海水淡化成淡水成本又高，这将成为电解水制氢发展的一道硬约束，规模越大，矛盾越突出。

于是，一个思路变得格外重要：能否绕开纯水，直接用地球上储量最大的资源——海水来制氢？一旦走通，制氢原料几乎不再受限，沿海地区还能就地取水、就地生产，这正是未来氢能发展的关键方向，也是各国科研力量长期角逐的焦点。

然而，海水成分极其复杂，是横在面前的最大“拦路虎”。早在20世纪70年代初，就有科学家提出直接电解海水制氢的设想。近半个世纪以来，国内外团队持续攻关，但可规模化、高效、稳定的海水直接电解制氢原理与技术，在世界范围内始终是一片空白。

谢和平团队梳理了近五十年的相关文献，发现几乎所有研究都沿着同一条路走——对催化剂进行改性。团队核心成员、四川大学新能源与低碳技术研究院研究员刘涛接受红星新闻采访时坦言，团队起初也采用这一方案，但对催化剂材料了解有限，进展十分缓慢。

转机来自思路的转变。谢和平院士鼓励大家跳出传统框架，首次开创性地将物理力学与电化学结合起来，提出“相变迁移驱动”的海水直接电解制氢原理与技术。研究团队随后验证了这一新思路的可行性，但真正的考验才刚刚开始：如何让整个体系既高效又稳定。

为啃下这块难题，团队几乎不分昼夜地寻找原因。刘涛解释，海水中包含92种化学元素，如此复杂的成分暗藏大量变数，任何微小变化都可能对电解制氢系统造成严重损害。

谢和平院士深知这是一块硬骨头，但始终鼓励大家坚持下去，因为一旦成功，就将具有划时代意义。

这项技术的优势相当突出。设备在运行中通过分解水产生氢气和氧气，实现零污染制氢。与先淡化海水、再电解制氢的传统模式相比，它省去了淡化环节，也避免了淡化后高浓度盐水排放带来的污染问题，在流程和环保两方面都更具优势。

更具潜力的是其中的相变迁移机制。它本质上是从海水这类非纯水中“捕获”纯净水的过程，延伸开来，不仅能用于海水，还可用于河水、湖水、工业废水等非常规水资源，实现非纯水的纯化与能源化双重利用，应用前景远不止于沿海地区。

经过长期攻关，团队终于取得突破性进展，研究成果于2022年11月在《自然》发表。

东方电气集团为该项目投入3000万元研发经费，团队则集结了化学、工艺、材料、工程、机械制造等领域的交叉科研人才，目前共有18人，形成了从原理到装备的完整攻关链条。

现阶段，团队研制出全球首套每小时400升的海水原位直接电解制氢技术装备，已在深圳湾海水中连续稳定运行超过3200小时，没有污染，也没有副产物，在真实海水环境中实现了原位、稳定、规模化制氢，证明这条技术路线并非只停留在纸面上。

原理取得重大突破后，团队与东方电气全面合作，计划以“三步走”战略推动产业化落地。第一步是联合推进海上中试示范验证，打造可再生能源海上直接电解制氢的标杆，后续再逐步攻克放大工程中的技术关卡，让技术从示范走向成熟。

这条路线的终点，是一幅颇具想象力的图景：海上风电场旁林立着制氢平台，把呼啸的风能直接转化为绿色氢能，再通过管道或船舶输送给沿海的钢铁、化工企业，或为远洋巨轮提供清洁动力，最终形成“风产氢、氢赋能”的零碳能源闭环，海洋真正成为“氢矿”。

这一设想正在加速照进现实。2025年12月28日，福建省人民政府网站转发《福建日报》报道，东方电气集团与谢和平院士团队组成的联合研发团队，在海水无淡化直接电解制氢的规模化工程验证上取得新进展，产业化进程又向前迈出一步。

当然，氢能要真正普及，仍有不少障碍需要跨越。任何能源技术最终都要接受市场的拷问，目前海水直接制氢的成本仍高于传统路径。

储存同样是难题：与汽油、柴油相比，储氢需要更大空间，储罐必须承受约700巴的压力；若以液态储存，则需维持在零下253摄氏度。

此外，分离氢气释放能量的过程中会造成大量能量损耗，这些技术难题都不易攻克。中国虽在锂电池技术上大幅领先，但氢燃料电池要实现大规模商用，估计还需一段时间，其稳定性不足和安全疑虑，也是推广过程中绕不开的挑战。

好在降本的路线图已经清晰。随着技术迭代成熟、装备大规模量产，特别是海上风电成本持续下降，有专家预测，到2028年左右，海水制氢成本有望降至每公斤20元人民币以下，具备与传统制氢方式竞争的能力，市场化的门槛正在逐步降低。

从产业基础看，中国已是全球最大的制氢国，年产量约3300万吨，其中工业氢气达1200万吨，并已掌握制氢、储运、加氢和燃料电池等主要技术，在部分领域实现燃料电池汽车的小规模应用。

全产业链有300多家企业，主要集中在长三角、广东和京津冀，但普及程度仍远不及锂电池。

日本则是氢能研发强国。虽然制氢能力不及中国，但相关研发技术长期居全球首位。

据日经中文网报道，日本不仅把氢能用于汽车，还广泛应用于住宅、工厂等场景。丰田早在三十年前就开始研发氢燃料电池车，2014年在全球首次销售氢能车辆，2020年又将续航提升了30%。

日本行业协会人士表示，日本虽缺乏制氢资源，但在流量计、气体检测器等精密零部件领域实力很强。不过，日本的领先地位未必稳固。在政策大力推动下，中国氢能专利申请十年间增长了十倍，从全球第五超越美国、韩国和德国，直逼排名第一的日本。

若细分五大领域，中国在制造、储存、运输与供给、安全管理四个领域已超过日本，日本仅在利用（技术验证）领域保持领先。可以预见，日本将承受来自中国越来越强的追赶压力，全球氢能竞争的版图也正在悄然重绘。

政策层面同样在发力。2022年3月，中国发布首个氢能产业发展中长期规划，明确氢能在国家能源体系中的定位，提出在2021至2035年间推动多地和企业在城市交通、电力储能等领域应用氢能，巩固中国在氢能储能领域的优势。

除打造海外供应链外，中国还将与“一带一路”国家发展氢能贸易，开拓第三方市场。正是技术突破、产业基础与政策布局三者叠加，2022年才被称为中国氢能的“爆发元年”。随着持续推进，氢能研发速度和商用车市场销量都有望进入高速增长期。

大海能否变成“氢矿”？谢和平团队用“相变迁移驱动”攻克半个世纪的难题，深圳湾里稳定运行的装备、持续推进的工程验证，都给出了积极信号。

储运、成本与安全的关卡仍在，但只要降本路线如期兑现，中国以海为源的氢能之路，确有可能改写全球能源格局。