面对全球气候变化和能源安全的双重挑战，绿色能源发展成为国际社会的重要战略选择。海洋作为最大的自然资源储备，优势在于丰富的可再生潜力，利用海水进行高效、低成本的制氢，已成为全球新能源开发的热切目标。近年来，传统制氢方式以化石能源为基础，导致二氧化碳排放成为双重困境，违背了碳中和的长远目标；而淡水电解虽环境友好，但受限于资源稀缺和成本偏高。作为一种战略性清洁能源，氢能能源结构中扮演着至关重要的角色，深受国家重视。 海水直接制氢技术的提出，提供了能源开发新的可能性，尤其是在全球能源转型的大背景下，其潜力被普遍看好。自20世纪70年代涉及的设想问世以来，国际科研界不断探索催化剂改性、非对称电解等技术路径，试图突破海水复杂电解环境的技术难题。然而，海水复杂组分引发的析氯副反应、系统腐蚀、催化剂失活等若干共性难题，一直制约着产业的规模化和商业化进程。现有研究主要集中在模拟海水环境下的实验分析，缺乏对复杂海洋条件下多因素耦合作用的系统认识，导致诸多成果难以实现工程转化。 针对这个技术瓶颈，谢和平院士带领的科研团队展开了系统性创新研究，通过深入解析海水电解的微观反应机理，揭示了在复杂离子环境中析氧与析氯的竞争关系、钙镁离子沉积的形成机理以及界面传质的变化规律，为技术突破提供科学基础。在此基础上，团队自主研发了“相变迁移”制氢技术，该技术通过界面压力差驱动海水的自发相变传质，有效规避了充满抗腐蚀难题的传统电解系统的毒害和损耗。这一创新技术已获得国际认可，相关成果入选2022年度科技部“中国科学十大进展”。 另外，团队首次构建了覆盖材料选择、界面设计、装置结构、海洋环境适应性及可再生能源匹配的全维度评估体系，为行业提供了量化的技术指标和优化路径。这一体系的建立，不仅推动了海水制氢技术的系统化和工程化发展，也弥补了微观基础研究与实际应用之间的桥梁空白。技术的突破，使海水制氢从试验验证逐步走向规模化应用的关键阶段，为产业推广提供了科学依据。 在全球能源格局发生深刻调整之际，海上风电、海水制氢等新兴产业的融合发展成为行业创新的热点。借助我国海上风电资源丰富、技术基础坚实，海水制氢技术具有广阔的应用前景。未来，随着多路径的融合创新，海水制氢有望在提高效率、降低成本上持续突破，推动“海洋绿氢”产业由示范走向规模。作为国家能源布局的重要组成部分，该技术体系将助力我国在全球“绿氢”产业中占据战略制高点，推动海上风电与海水制氢的协同发展，深化能源结构调整，服务碳达峰碳中和目标的实现。 同时，考虑到海水电解过程的复杂性，未来还需加强对海洋环境变化的监测与适应能力研究，确保技术在不同海域的稳定性与安全性。政策层面，应改进技术支持体系，推动示范应用项目的落地扩展，争取实现从技术研发向产业规模的快速转变。科技创新与产业实践的深度融合，将为我国乃至全球的绿色能源转型提供坚实的技术支撑和战略引领。
海水制氢的难点不仅在于技术参数的突破，更在于跨尺度、跨环境的系统工程能力。以机理认知为基础，以量化评估为工具，以实际应用为导向，才能将海洋资源优势转化为绿色能源优势，为构建安全、自主、低碳的能源体系提供坚实保障。