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4月10日，記者從深圳大學獲悉，該校謝和平院士團隊首次將真實海洋環(huán)境多因素耦合作用納入海水制氫研究體系，系統(tǒng)打通從微觀反應機制到宏觀工程放大的全鏈條認知，創(chuàng)新性地提出海水直接電解制氫規(guī)?；a業(yè)化應用的系統(tǒng)評估框架，為“海洋綠氫”產業(yè)發(fā)展提供了核心理論支撐與方向指引。相關研究成果于9日發(fā)表在《自然綜述：清潔技術》上。

氫能是21世紀重要的終端能源之一，而現(xiàn)有制氫依賴化石能源重整或純水電解。自上世紀70年代海水直接電解制氫構想被提出以來，國際海水直接制氫研究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(fā)的析氯副反應、催化劑失活、系統(tǒng)腐蝕等行業(yè)共性難題。

同時，絕大多數(shù)研究基于理想模擬海水體系開展，缺乏對真實海洋環(huán)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(tǒng)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(guī)?；涞氐暮诵碾y題。

針對上述技術發(fā)展核心痛點，該團隊系統(tǒng)梳理海水直接電解過程的關鍵微觀機制，明確復雜離子環(huán)境下析氧/析氯競爭反應、鈣鎂離子沉積、界面?zhèn)髻|變化等對海水直接電解制氫系統(tǒng)的穩(wěn)定性與能量效率影響作用機制，并結合國際主流技術路線，系統(tǒng)分析了不同方案的工程放大適用性與局限性，首次建立起微觀反應機制與宏觀系統(tǒng)運行之間的關聯(lián)認知準則，填補了領域內微觀基礎與工程應用脫節(jié)的研究空白。

其中，該團隊原創(chuàng)的相變遷移海水直接制氫路徑，通過界面壓差驅動海水自發(fā)“液—氣—液”相變傳質，從原理上徹底避免了海水復雜組分對電解系統(tǒng)的毒性和腐蝕性難題，實現(xiàn)無額外能耗下將海水等同于純水直接電解制氫，在真實海水工況下展現(xiàn)出極強的長周期穩(wěn)定運行潛力，成為提出系統(tǒng)評估框架的實踐案例驗證。

該團隊首次將研究視角從實驗室理想體系拓展至真實海洋工程場景，構建起涵蓋材料性能、界面過程、裝置結構、海洋環(huán)境因素、可再生能源適配性的全維度系統(tǒng)評估框架，為海水制氫全鏈條技術優(yōu)化、工程化設計與規(guī)模化放大提供了清晰、可量化的指導標準，這標志著海水直接電解制氫研究從單一指標探索，邁入面向實際工程應用的系統(tǒng)化評估和工程產業(yè)化推進新時代。

同時，該團隊系統(tǒng)梳理了海水直接制氫“微觀機制—系統(tǒng)放大—環(huán)境適應性”的發(fā)展脈絡和全鏈條理論體系，明確了真實海洋場景下的核心研究方向，不僅為全球海水制氫不同技術路徑的協(xié)同發(fā)展提供了統(tǒng)一的理論參考，為推動海水直接制氫技術從實驗室邁向規(guī)?；a業(yè)化應用奠定了理論基礎。

據(jù)悉，隨著未來海上可再生能源產業(yè)的快速發(fā)展，海水直接制氫有望在該系統(tǒng)框架的指引下實現(xiàn)多路徑協(xié)同突破，率先搶占全球“海洋綠氫”戰(zhàn)略產業(yè)的理論與技術制高點，打造“海上風電+海水直接制氫”一體化“海洋綠氫”全新產業(yè)賽道，為全球碳中和目標實現(xiàn)提供“中國方案”，更為我國能源自主可控與戰(zhàn)略安全提供核心支撐。

（研究團隊供圖）