海水制氢新突破：中国科学家以副产品创新路径，显著降低氢气成本

地球表面71%都是海水，这么庞大的水资源，偏偏在制氢这件事上派不上用场。不是技术完全行不通，而是制氢过程中要么赔钱，要么设备动不动就罢工。最近中国科研团队搞出了新路子，不仅让设备连续运转5000小时不“掉链子”，还靠卖副产品把成本给摊平了。这是不是意味着，海水制氢真的要迎来春天了？

水垢难题卡了全球半个世纪

氢能源的优势不用多说，燃烧后只产生水，干净又环保，能量密度更是汽油的三倍。可它至今没普及开来，核心问题就一个：成本太高。

我们先从传统制氢方式说起。要么用天然气制氢，碳排放根本降不下来，不符合绿色发展的需求；要么电解纯水制氢，单是淡化海水这一步，成本就得往上翻一倍。科学家早就盯上了取之不尽的海水，可真动手尝试，麻烦立马就来了。

电解海水时，麻烦可不止镁离子这一个。海水中还藏着大量钙离子，它们同样会和氢氧根离子结合，形成碳酸钙沉淀，和氢氧化镁一起附着在电极上，相当于给电极穿了件“硬壳铠甲”。

更要命的是海水中的氯离子，这东西堪称设备的“腐蚀杀器”，就像超强酸蚀剂一样，会快速“啃食”电解槽的电极和催化剂，普通设备用不了几天就可能被腐蚀穿孔直接报废。

有国外试点项目就曾因为氯离子腐蚀，刚运行10天就被迫停摆，直接损失了几百万。其中镁离子形成的沉淀危害最突出，这些沉淀会牢牢粘在电极上，就像水壶用久了结的水垢一样，越积越厚。

电极表面被覆盖后，导电性会越来越差，电解反应的阻力大幅增加，设备效率跟着直线下降。

更头疼的是，这些沉淀清理起来格外麻烦，以前的电解装置，最多跑几百小时就得停机清理，有的甚至撑不过一个月，清理一次的成本比制氢本身还高。

西方能源公司为了解决这两大难题，尝试过不少办法，但都没能走出困境。有的团队想在根源上解决问题。

在电解前给海水做多层过滤处理，不仅要去除钙镁离子，还要降低氯离子浓度，结果整套设备越做越复杂，管线纵横交错，活脱脱一个小型化工厂，投资成本高得吓人不说，过滤过程本身还需要消耗大量能源，进一步推高了制氢成本。

有的则退而求其次，不做复杂预处理，靠频繁更换电极和电解槽部件维持运转，三天两头的维护工作需要投入大量人力，加上贵金属电极的材料费，最后制出来的氢气价格高到没人愿意买。

还有团队尝试往海水中添加化学抑制剂，希望阻止沉淀生成和腐蚀发生，但抑制剂要么效果不持久，要么会污染海水，还可能影响氢气纯度，根本无法规模化应用。

折腾了半个世纪，海水制氢始终没能迈过结垢和腐蚀这两道坎，成为全球氢能产业发展的一大痛点。

给电极穿件“防粘衣”

中国团队这次没走西方的老路，反而从日常生活里找了灵感。他们想到，既然硬碰硬的除杂思路走不通，能不能换个角度，让沉淀和电极“和平共处”互不干扰？

就像家里的不粘锅，靠涂层让食物不粘连，要是给电极也做一层类似的“防粘涂层”，是不是就能避免沉淀附着？

这个想法看似简单，实则需要精准把控涂层材料和制备工艺，毕竟电解海水环境复杂，既要抵抗氯离子腐蚀，又要保证电极的催化活性不受影响。

负责这项研究的海南大学联合中国科学院宁波材料技术与工程研究所团队，经过上百次实验，终于找到了合适的解决方案。

研究人员最终确定在铂电极表面引入碘离子，形成一层致密的静电排斥层。这层看似不起眼的涂层，核心原理是利用静电斥力构建“隐形屏障”。

氢氧化镁和碳酸钙沉淀颗粒本身带有正电荷，而碘离子涂层会让电极表面呈现负电特性，同性相斥的作用下，沉淀颗粒一靠近电极就会被推开，只能乖乖沉淀到溶液中，根本没法附着在电极表面。

改造后的设备，实验数据相当亮眼：在天然海水中连续运行5000小时，电极表面依旧干净如初，电解效率几乎没有下降。

要知道，目前行业内的平均水平也就几百小时，即便是国际上同类技术的佼佼者，比如韩国KIER团队研发的碳布电极，在工业级电流下也只能稳定运行800小时。

中国团队的技术不仅稳定性远超国际同行，还能同时抵御氯离子的腐蚀，实现了“防结垢+抗腐蚀”双重突破，这个成果无疑是颠覆性的。

更关键的是，这项技术的推广成本很低。现有的电解设备不用推倒重建，只要在原有电极基础上增加碘离子涂层的制备工序就能投入使用，大大降低了产业升级的门槛。

这种以柔克刚的思路，比西方团队硬碰硬的做法聪明多了。西方团队总想着把问题源头彻底消灭，花大价钱去除海水中的杂质，反而陷入了“成本越高越难推广”的恶性循环。

中国团队则换了个角度，不与杂质硬刚，而是通过材料改性让杂质产生的沉淀“无法立足”，既解决了技术难题，又控制了成本。仅凭材料表面的小小改动，就攻克了困扰全球半个世纪的大难题，这波操作确实够巧妙。

更难得的是，该技术已经形成了工程样机，具备了从实验室走向工业化应用的基础，为后续规模化生产奠定了坚实基础。

卖“镁”比卖氢还赚钱？

解决了结垢问题，海水制氢就能赚钱了吗？答案其实没那么简单。以前制氢之所以赔钱，核心问题在于“只靠卖氢赚钱”，相当于单一盈利点难以覆盖全流程成本。

中国团队这次又想出了新招——联产模式，电解海水制氢的同时，顺带产出高纯度氢氧化镁。这可不是废料，工业需求量极大：阻燃材料、环保脱硫、医药行业都离不开它，且每生产1公斤氢气，就能同步产出15公斤氢氧化镁，副产品产量相当可观。

以前制氢，电费、设备损耗全是纯投入；现在卖氢氧化镁的收入基本能覆盖这些成本，相当于氢气近乎“白送”，但项目整体能盈利。这就意味着，绿氢距离平价真的不远了。

传统提镁工艺要么高温高压高能耗，要么依赖酸碱污染大，而海水制氢顺带提镁实现了一举两得，产出的产品纯度还高。以前“制氢能靠副产品赚钱”是天方夜谭，现在副业直接盘活主业，海水制氢生意彻底被做活了。

这项技术的应用场景也很广阔。比如海上风电，风力不稳定导致的电网消纳难题，能通过“风电+海水制氢”就地解决，既储存电能又不依赖淡水，实现能源与材料双丰收。

氢燃料电池汽车推广也将迎来转机。以前加氢成本高制约普及，若制氢成本下降，加氢价格降到每公里0.3元（低于汽油），市场接受度会大幅提升。

同时，工业领域的钢铁冶炼、化工氨合成等高耗能高污染环节，也能通过海水制氢实现绿色转型，助力工业减排。

更重要的是，这项技术能助力我国“双碳”目标实现，减少进口化石能源依赖，提升能源自给率。

我国漫长的海岸线让海水资源取之不尽，一旦大规模商用，就能将海洋资源优势转化为能源优势，这次海水制氢的突破，必将给全球能源格局带来深远影响。