中國工程院院士謝和平領(lǐng)銜的四川大學(xué)與深圳大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊，在海水直接制氫領(lǐng)域取得重大理論突破。相關(guān)研究成果發(fā)表于國際權(quán)威期刊《自然綜述：清潔技術(shù)》，首次構(gòu)建了真實海洋環(huán)境下全要素耦合的海水制氫理論體系，為破解全球能源轉(zhuǎn)型關(guān)鍵技術(shù)難題提供了全新路徑。

自20世紀(jì)70年代國際學(xué)術(shù)界提出海水直接電解制氫構(gòu)想以來，該領(lǐng)域長期面臨三大技術(shù)瓶頸：海水復(fù)雜成分引發(fā)的析氯副反應(yīng)導(dǎo)致氫氣純度不足，氯離子侵蝕造成的催化劑快速失活，以及鹽霧環(huán)境引發(fā)的設(shè)備系統(tǒng)腐蝕。盡管各國科研人員通過催化劑改性、非對稱電極設(shè)計、膜分離技術(shù)等手段取得階段性進(jìn)展，但實驗室成果與工程化應(yīng)用之間始終存在難以跨越的鴻溝。

研究團(tuán)隊通過系統(tǒng)解析海水電解過程的微觀反應(yīng)機制，首次揭示了復(fù)雜離子環(huán)境下析氧反應(yīng)與析氯反應(yīng)的競爭規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，鈣鎂離子在電極表面的沉積會改變界面?zhèn)髻|(zhì)特性，進(jìn)而影響系統(tǒng)能量效率。基于這些發(fā)現(xiàn)，團(tuán)隊創(chuàng)新性地建立了微觀反應(yīng)動力學(xué)與宏觀系統(tǒng)運行之間的量化關(guān)聯(lián)模型，成功填補了基礎(chǔ)研究與工程應(yīng)用之間的理論空白。

該研究突破傳統(tǒng)實驗室研究框架，將研究視野擴展至真實海洋工程場景。科研人員構(gòu)建了包含材料性能、界面反應(yīng)、裝置結(jié)構(gòu)、海洋環(huán)境動態(tài)變化及可再生能源適配性的五維評估體系，制定了涵蓋23項關(guān)鍵指標(biāo)的技術(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)。這套評估框架能夠精準(zhǔn)預(yù)測不同技術(shù)路線在真實海洋環(huán)境中的適應(yīng)性，為規(guī)模化工程應(yīng)用提供了可量化的設(shè)計準(zhǔn)則。

據(jù)團(tuán)隊介紹，現(xiàn)有技術(shù)路線在實驗室條件下可實現(xiàn)85%以上的能量轉(zhuǎn)換效率，但在真實海洋環(huán)境中，受風(fēng)浪擾動、鹽霧腐蝕、可再生能源波動等因素影響，系統(tǒng)穩(wěn)定性會顯著下降。新建立的評估體系通過模擬不同海域環(huán)境參數(shù)，成功識別出影響系統(tǒng)壽命的12個關(guān)鍵因素，為技術(shù)優(yōu)化指明了方向。

業(yè)內(nèi)專家指出，這項研究系統(tǒng)梳理了海水直接制氫技術(shù)從微觀反應(yīng)機理到宏觀系統(tǒng)集成的完整理論鏈條，特別是對真實海洋環(huán)境多要素耦合作用的深入研究，為突破實驗室到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的"死亡之谷"提供了關(guān)鍵理論支撐。隨著評估體系的推廣應(yīng)用，預(yù)計將加速推動海洋綠氫產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化進(jìn)程。