地球表面71%都是海水，這么龐大的水資源，偏偏在制氫這件事上派不上用場。不是技術(shù)完全行不通，而是制氫過程中要么賠錢，要么設(shè)備動不動就罷工。最近中國科研團隊搞出了新路子，不僅讓設(shè)備連續(xù)運轉(zhuǎn)5000小時不“掉鏈子”，還靠賣副產(chǎn)品把成本給攤平了。這是不是意味著，海水制氫真的要迎來春天了？

水垢難題卡了全球半個世紀(jì)

氫能源的優(yōu)勢不用多說，燃燒后只產(chǎn)生水，干凈又環(huán)保，能量密度更是汽油的三倍?？伤两駴]普及開來，核心問題就一個：成本太高。

我們先從傳統(tǒng)制氫方式說起。要么用天然氣制氫，碳排放根本降不下來，不符合綠色發(fā)展的需求；要么電解純水制氫，單是淡化海水這一步，成本就得往上翻一倍。科學(xué)家早就盯上了取之不盡的海水，可真動手嘗試，麻煩立馬就來了。

電解海水時，麻煩可不止鎂離子這一個。海水中還藏著大量鈣離子，它們同樣會和氫氧根離子結(jié)合，形成碳酸鈣沉淀，和氫氧化鎂一起附著在電極上，相當(dāng)于給電極穿了件“硬殼鎧甲”。

更要命的是海水中的氯離子，這東西堪稱設(shè)備的“腐蝕殺器”，就像超強酸蝕劑一樣，會快速“啃食”電解槽的電極和催化劑，普通設(shè)備用不了幾天就可能被腐蝕穿孔直接報廢。

有國外試點項目就曾因為氯離子腐蝕，剛運行10天就被迫停擺，直接損失了幾百萬。其中鎂離子形成的沉淀危害最突出，這些沉淀會牢牢粘在電極上，就像水壺用久了結(jié)的水垢一樣，越積越厚。

電極表面被覆蓋后，導(dǎo)電性會越來越差，電解反應(yīng)的阻力大幅增加，設(shè)備效率跟著直線下降。

更頭疼的是，這些沉淀清理起來格外麻煩，以前的電解裝置，最多跑幾百小時就得停機清理，有的甚至撐不過一個月，清理一次的成本比制氫本身還高。

西方能源公司為了解決這兩大難題，嘗試過不少辦法，但都沒能走出困境。有的團隊想在根源上解決問題。

在電解前給海水做多層過濾處理，不僅要去除鈣鎂離子，還要降低氯離子濃度，結(jié)果整套設(shè)備越做越復(fù)雜，管線縱橫交錯，活脫脫一個小型化工廠，投資成本高得嚇人不說，過濾過程本身還需要消耗大量能源，進一步推高了制氫成本。

有的則退而求其次，不做復(fù)雜預(yù)處理，靠頻繁更換電極和電解槽部件維持運轉(zhuǎn)，三天兩頭的維護工作需要投入大量人力，加上貴金屬電極的材料費，最后制出來的氫氣價格高到?jīng)]人愿意買。

還有團隊嘗試往海水中添加化學(xué)抑制劑，希望阻止沉淀生成和腐蝕發(fā)生，但抑制劑要么效果不持久，要么會污染海水，還可能影響氫氣純度，根本無法規(guī)?；瘧?yīng)用。

折騰了半個世紀(jì)，海水制氫始終沒能邁過結(jié)垢和腐蝕這兩道坎，成為全球氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大痛點。

給電極穿件“防粘衣”

中國團隊這次沒走西方的老路，反而從日常生活里找了靈感。他們想到，既然硬碰硬的除雜思路走不通，能不能換個角度，讓沉淀和電極“和平共處”互不干擾？

就像家里的不粘鍋，靠涂層讓食物不粘連，要是給電極也做一層類似的“防粘涂層”，是不是就能避免沉淀附著？

這個想法看似簡單，實則需要精準(zhǔn)把控涂層材料和制備工藝，畢竟電解海水環(huán)境復(fù)雜，既要抵抗氯離子腐蝕，又要保證電極的催化活性不受影響。

負(fù)責(zé)這項研究的海南大學(xué)聯(lián)合中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所團隊，經(jīng)過上百次實驗，終于找到了合適的解決方案。

研究人員最終確定在鉑電極表面引入碘離子，形成一層致密的靜電排斥層。這層看似不起眼的涂層，核心原理是利用靜電斥力構(gòu)建“隱形屏障”。

氫氧化鎂和碳酸鈣沉淀顆粒本身帶有正電荷，而碘離子涂層會讓電極表面呈現(xiàn)負(fù)電特性，同性相斥的作用下，沉淀顆粒一靠近電極就會被推開，只能乖乖沉淀到溶液中，根本沒法附著在電極表面。

改造后的設(shè)備，實驗數(shù)據(jù)相當(dāng)亮眼：在天然海水中連續(xù)運行5000小時，電極表面依舊干凈如初，電解效率幾乎沒有下降。

要知道，目前行業(yè)內(nèi)的平均水平也就幾百小時，即便是國際上同類技術(shù)的佼佼者，比如韓國KIER團隊研發(fā)的碳布電極，在工業(yè)級電流下也只能穩(wěn)定運行800小時。

中國團隊的技術(shù)不僅穩(wěn)定性遠(yuǎn)超國際同行，還能同時抵御氯離子的腐蝕，實現(xiàn)了“防結(jié)垢+抗腐蝕”雙重突破，這個成果無疑是顛覆性的。

更關(guān)鍵的是，這項技術(shù)的推廣成本很低。現(xiàn)有的電解設(shè)備不用推倒重建，只要在原有電極基礎(chǔ)上增加碘離子涂層的制備工序就能投入使用，大大降低了產(chǎn)業(yè)升級的門檻。

這種以柔克剛的思路，比西方團隊硬碰硬的做法聰明多了。西方團隊總想著把問題源頭徹底消滅，花大價錢去除海水中的雜質(zhì)，反而陷入了“成本越高越難推廣”的惡性循環(huán)。

中國團隊則換了個角度，不與雜質(zhì)硬剛，而是通過材料改性讓雜質(zhì)產(chǎn)生的沉淀“無法立足”，既解決了技術(shù)難題，又控制了成本。僅憑材料表面的小小改動，就攻克了困擾全球半個世紀(jì)的大難題，這波操作確實夠巧妙。

更難得的是，該技術(shù)已經(jīng)形成了工程樣機，具備了從實驗室走向工業(yè)化應(yīng)用的基礎(chǔ)，為后續(xù)規(guī)?；a(chǎn)奠定了堅實基礎(chǔ)。

賣“鎂”比賣氫還賺錢？

解決了結(jié)垢問題，海水制氫就能賺錢了嗎？答案其實沒那么簡單。以前制氫之所以賠錢，核心問題在于“只靠賣氫賺錢”，相當(dāng)于單一盈利點難以覆蓋全流程成本。

中國團隊這次又想出了新招——聯(lián)產(chǎn)模式，電解海水制氫的同時，順帶產(chǎn)出高純度氫氧化鎂。這可不是廢料，工業(yè)需求量極大：阻燃材料、環(huán)保脫硫、醫(yī)藥行業(yè)都離不開它，且每生產(chǎn)1公斤氫氣，就能同步產(chǎn)出15公斤氫氧化鎂，副產(chǎn)品產(chǎn)量相當(dāng)可觀。

以前制氫，電費、設(shè)備損耗全是純投入；現(xiàn)在賣氫氧化鎂的收入基本能覆蓋這些成本，相當(dāng)于氫氣近乎“白送”，但項目整體能盈利。這就意味著，綠氫距離平價真的不遠(yuǎn)了。

傳統(tǒng)提鎂工藝要么高溫高壓高能耗，要么依賴酸堿污染大，而海水制氫順帶提鎂實現(xiàn)了一舉兩得，產(chǎn)出的產(chǎn)品純度還高。以前“制氫能靠副產(chǎn)品賺錢”是天方夜譚，現(xiàn)在副業(yè)直接盤活主業(yè)，海水制氫生意徹底被做活了。

這項技術(shù)的應(yīng)用場景也很廣闊。比如海上風(fēng)電，風(fēng)力不穩(wěn)定導(dǎo)致的電網(wǎng)消納難題，能通過“風(fēng)電+海水制氫”就地解決，既儲存電能又不依賴淡水，實現(xiàn)能源與材料雙豐收。

氫燃料電池汽車推廣也將迎來轉(zhuǎn)機。以前加氫成本高制約普及，若制氫成本下降，加氫價格降到每公里0.3元（低于汽油），市場接受度會大幅提升。

同時，工業(yè)領(lǐng)域的鋼鐵冶煉、化工氨合成等高耗能高污染環(huán)節(jié)，也能通過海水制氫實現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型，助力工業(yè)減排。

更重要的是，這項技術(shù)能助力我國“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)，減少進口化石能源依賴，提升能源自給率。

我國漫長的海岸線讓海水資源取之不盡，一旦大規(guī)模商用，就能將海洋資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為能源優(yōu)勢，這次海水制氫的突破，必將給全球能源格局帶來深遠(yuǎn)影響。