氫能作為21世紀(jì)最具潛力的清潔能源之一，其規(guī)模化制備技術(shù)一直是全球能源領(lǐng)域的研究熱點。然而，傳統(tǒng)制氫方式面臨雙重困境：化石能源制氫伴隨高碳排放，與"雙碳"目標(biāo)背道而馳；純水電解制氫則受制于淡水資源短缺和電力成本高昂，難以實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。在此背景下，海水直接電解制氫技術(shù)因其資源獲取便利性和環(huán)境友好性，逐漸成為國際能源競爭的新焦點。

這項技術(shù)的突破性進(jìn)展源于中國科研團(tuán)隊的持續(xù)攻關(guān)。自20世紀(jì)70年代國際首次提出海水直接電解構(gòu)想以來，全球研究者圍繞催化劑改性、非對稱電解等方向展開探索，但始終未能攻克海水復(fù)雜組分引發(fā)的析氯副反應(yīng)、催化劑失活和系統(tǒng)腐蝕等共性難題。更嚴(yán)峻的是，實驗室研究多基于理想模擬海水體系，忽視了真實海洋環(huán)境中成分波動、風(fēng)浪擾動、鹽霧腐蝕和可再生能源波動等多因素耦合作用，導(dǎo)致技術(shù)成果難以轉(zhuǎn)化為工程應(yīng)用。

中國工程院某團(tuán)隊通過系統(tǒng)研究，首次建立了從微觀反應(yīng)機(jī)制到宏觀工程放大的全鏈條認(rèn)知體系。研究團(tuán)隊深入分析了海水電解過程中復(fù)雜離子環(huán)境下的競爭反應(yīng)機(jī)制，揭示了鈣鎂離子沉積、界面?zhèn)髻|(zhì)變化等因素對系統(tǒng)穩(wěn)定性和能量效率的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊原創(chuàng)性提出相變遷移制氫路徑，通過界面壓差驅(qū)動海水自發(fā)"液-氣-液"相變傳質(zhì)，從原理上規(guī)避了海水組分對電解系統(tǒng)的毒性和腐蝕問題。該成果曾獲評2022年度科技部"中國科學(xué)十大進(jìn)展"，相關(guān)論文發(fā)表于《自然》雜志。

在工程化應(yīng)用方面，該團(tuán)隊構(gòu)建了覆蓋材料、界面、裝置、海洋環(huán)境和可再生能源適配的全維度評估框架。這一系統(tǒng)性標(biāo)準(zhǔn)不僅填補(bǔ)了微觀基礎(chǔ)研究與工程應(yīng)用之間的認(rèn)知鴻溝，更為技術(shù)優(yōu)化、工程設(shè)計和規(guī)模化放大提供了量化指導(dǎo)。通過對比分析國際主流技術(shù)路線，研究明確了不同方案在工程放大中的適用性與局限性，為產(chǎn)業(yè)界提供了清晰的技術(shù)選型依據(jù)。

隨著海上風(fēng)電、波浪能等海洋可再生能源的快速發(fā)展，海水直接制氫技術(shù)正迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。該技術(shù)路線與海洋能源的深度耦合，有望催生"海上風(fēng)電+海水制氫"一體化新模式，開辟"海洋綠氫"戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)新賽道。這項突破不僅為全球碳中和目標(biāo)實現(xiàn)提供了創(chuàng)新方案，更通過打破能源供給的地域限制，為我國能源自主可控和戰(zhàn)略安全提供了核心支撐。