海水制氫技術長期面臨復雜海洋環境帶來的多重挑戰，國際研究多聚焦于催化劑優化等單一環節，卻難以突破析氯副反應、設備腐蝕等產業化瓶頸。傳統研究多基于理想化模擬海水條件，未充分考慮海洋成分波動、能源供應不穩定等實際工況，導致實驗室成果難以轉化為規模化應用。這一困境成為制約"海洋綠氫"產業發展的核心障礙。
深圳大學謝和平院士團隊近日取得突破性進展，首次構建了覆蓋微觀反應機制到宏觀工程放大的全鏈條理論體系。該研究系統解析了復雜離子環境對電解系統穩定性與能效的影響規律，建立了微觀運行與宏觀工程之間的量化關聯準則，填補了基礎研究與產業應用之間的關鍵斷層。研究團隊提出的相變遷移制氫路徑，通過界面壓差驅動海水自發完成"液-氣-液"相變傳質，從原理層面消除了海水組分對電解系統的毒性和腐蝕性影響。
這項原創技術實現了無需額外能耗即可將海水等同于純水進行電解制氫，在真實海洋工況下連續運行超3000小時未出現性能衰減。相關成果于2022年11月30日發表于《自然》雜志，并入選當年中國科學十大進展。國際能源領域專家評價稱，該研究"徹底解決了海水制氫領域長期存在的腐蝕性難題，為低成本清潔燃料生產開辟了新路徑"。2024年4月9日，團隊進一步在《自然綜述：清潔技術》發表系統性評估框架，為全球海水制氫技術發展提供理論參照。
研究團隊已將實驗場景從實驗室拓展至真實海洋環境，構建了涵蓋材料耐久性、界面反應動力學、裝置適配性、環境耦合效應、能源匹配度等五個維度的全要素評估體系。該框架為技術優化、工程設計和規模化生產提供了量化標準，推動海水制氫技術進入工程化評估新階段。目前團隊正與東方電氣、國家電投等企業合作推進兆瓦級海上制氫示范項目，預計2024年底完成規模化海試，加速創新成果從實驗室到產業化的轉化進程。
這項突破不僅為"海上風電+海水制氫"新型產業模式奠定技術基礎，更助力我國在"海洋綠氫"領域占據國際競爭制高點。通過與海上可再生能源的深度耦合，該技術有望構建零碳能源生產體系，為全球碳中和目標提供具有中國特色的解決方案，同時強化國家能源戰略安全保障。
