2026年4月9日，中國工程院院士謝和平團隊在國際頂級期刊《自然綜述:清潔技術》(Nature Reviews?Clean?Technology)發表題為《關于直接海水電解：從微觀機理到宏觀工程》（From micromechanisms to macro-engineering in direct seawater electrolysis）的觀點性綜述，首次系統打通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。
破局：跳出資源束縛，向海洋要綠氫
傳統制氫面臨兩大困局。化石能源制氫，碳排放巨大，難合“雙碳”目標。純水電解制氫，受電力、淡水雙重約束，規模化受限。
能源是國家發展命脈，氫能是21世紀重要的終端能源之一。海水直接制氫將打破能源供給對地域資源的深度依賴，成為推動各國能源自主安全體系變革的核心戰略突破口。
攻堅：跨越半世紀，破解世界級難題
20世紀70年代，海水直接電解制氫構想被提出后，國際海水直接制氫研究大多聚焦于催化劑改性、非對稱電解和膜孔篩分，始終未能徹底解決海水復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，絕大多數研究基于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
針對上述技術發展的核心痛點，謝和平帶領團隊系統分析了海水直接電解過程的關鍵微觀機制，明確復雜離子環境下析氧/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。
同時，該研究結合國際主流技術路線，系統分析不同方案的工程放大適用性與局限性，首次建立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，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，從原理上徹底避免海水復雜組分對電解系統的毒性和腐蝕性難題。
相變遷移海水直接電解制氫：從原理到器件
里程碑：構建全維度評估框架，邁向產業化
本次成果首次建立覆蓋材料、界面、裝置、海洋環境、可再生能源適配的系統評估框架，為技術優化、工程設計、規模化放大提供可量化指導標準，標志海水制氫從單一指標探索，邁入系統化、工程化、產業化新時代。
真實海洋環境視角下的海水制氫
未來，隨著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。
來源：光明日報全媒體記者金振婭，封面來源：福州日報
責編：孫小婷
編輯：吳亞琦?張雪瑜
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