2026年4月9日，中国工程院院士谢和平团队在国际顶级期刊《自然综述:清洁技术》(Nature Reviews Clean Technology)发表题为《关于直接海水电解：从微观机理到宏观工程》（From micromechanisms to macro-engineering in direct seawater electrolysis）的观点性综述，首次系统打通从微观反应机制到宏观工程放大的全链条认知，创新性提出海水直接电解制氢规模化产业化应用的系统评估框架，为“海洋绿氢”产业发展提供了核心理论支撑。

破局：跳出资源束缚，向海洋要绿氢

传统制氢面临两大困局。化石能源制氢，碳排放巨大，难合“双碳”目标。纯水电解制氢，受电力、淡水双重约束，规模化受限。

能源是国家发展命脉，氢能是21世纪重要的终端能源之一。海水直接制氢将打破能源供给对地域资源的深度依赖，成为推动各国能源自主安全体系变革的核心战略突破口。

攻坚：跨越半世纪，破解世界级难题

20世纪70年代，海水直接电解制氢构想被提出后，国际海水直接制氢研究大多聚焦于催化剂改性、非对称电解和膜孔筛分，始终未能彻底解决海水复杂组分引发的析氯副反应、催化剂失活、系统腐蚀等行业共性难题。

同时，绝大多数研究基于理想模拟海水体系开展，缺乏对真实海洋环境中海水成分波动、风浪扰动、盐雾腐蚀、可再生能源出力波动等多因素耦合作用的系统认知，导致实验室成果与工程化应用之间存在巨大鸿沟，成为制约海水制氢规模化落地的核心瓶颈。

海水直接制氢的静态与动态挑战

针对上述技术发展的核心痛点，谢和平带领团队系统分析了海水直接电解过程的关键微观机制，明确复杂离子环境下析氧/析氯竞争反应、钙镁离子沉积、界面传质变化等对海水直接电解制氢系统的稳定性与能量效率影响作用机制。

同时，该研究结合国际主流技术路线，系统分析不同方案的工程放大适用性与局限性，首次建立微观反应机制与宏观系统运行之间的关联认知准则，填补了领域内微观基础与工程应用脱节的研究空白。其中，团队原创的相变迁移海水直接制氢路径（Nature, 2022, 612, 673-678；2022年度科技部“中国科学十大进展”），通过界面压差驱动海水自发“液-气-液”相变传质，从原理上彻底避免海水复杂组分对电解系统的毒性和腐蚀性难题。

相变迁移海水直接电解制氢：从原理到器件

里程碑：构建全维度评估框架，迈向产业化

本次成果首次建立覆盖材料、界面、装置、海洋环境、可再生能源适配的系统评估框架，为技术优化、工程设计、规模化放大提供可量化指导标准，标志海水制氢从单一指标探索，迈入系统化、工程化、产业化新时代。

真实海洋环境视角下的海水制氢

未来，随着海上可再生能源产业的快速发展，海水直接制氢有望在该系统框架的指引下实现多路径协同突破，率先抢占全球“海洋绿氢”战略产业的理论与技术制高点，打造“海上风电+海水直接制氢”一体化的“海洋绿氢”全新产业赛道，为全球碳中和目标实现提供中国方案，更为我国能源自主可控与战略安全提供核心支撑。

来源：光明日报