近期，國內(nèi)海水制氫領(lǐng)域傳來一系列利好事件，比如國內(nèi)首例集灘涂光伏儲能海水制氫一體化項目在大連正式開工，圖靈科創(chuàng)發(fā)布高效海水電解制氫設(shè)備及創(chuàng)新能源利用解決方案，東方電氣與大學(xué)科研團隊簽訂海水直接制氫產(chǎn)業(yè)化合作協(xié)議等。

多名業(yè)內(nèi)人士向高工氫電表示，海水制氫是一項極具前景的制氫技術(shù)，國內(nèi)海水制氫發(fā)展已然破冰，但鑒于目前還有諸多技術(shù)難題有待解決，要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還有相當長的一段路要走。

海水制氫項目紛紛啟動

海水制氫可分為海水直接制氫和海水間接制氫兩種不同的技術(shù)路線。目前國內(nèi)外海水制氫示范項目中，大多采用將海水淡化電解制氫的間接制氫路線，海水直接制氫還處于試驗階段。從進展來看，大多數(shù)海水制氫項目都是小規(guī)模試點，處于擬建或在建階段。

2022年以來，國內(nèi)企業(yè)正加快在海水制氫領(lǐng)域的布局。11月15日，圖靈科創(chuàng)高效海水/堿水電解制氫設(shè)備及創(chuàng)新能源利用解決方案首次亮相。其自研的鎳基錳化合物電極能夠在海水中穩(wěn)定高效工作，消除目前電解槽行業(yè)對純水的高度依賴，大幅提高制氫設(shè)備的環(huán)境普適性。

11月30日，明陽集團東方CZ9海上風(fēng)電場示范項目動工，這是海南首個海洋能源立體開發(fā)示范項目，將建設(shè)成面向無補貼時代“海上風(fēng)電+海洋牧場+海水制氫”立體化海洋能源創(chuàng)新開發(fā)示范項目。

12月16日，東方電氣股份有限公司、東方電氣（福建）創(chuàng)新研究院有限公司與四川大學(xué)／深圳大學(xué)謝和平院士團隊在深圳簽署“海水無淡化原位直接電解制氫原創(chuàng)技術(shù)中試和產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用”的四方合作協(xié)議，將分三步走戰(zhàn)略推動海水直接電解制氫技術(shù)走向產(chǎn)業(yè)化。

2023年1月28日，大連市普蘭店區(qū)海水制氫產(chǎn)業(yè)一體化示范項目正式開工。該項目計劃于今年10月1日正式建成投產(chǎn)，形成年發(fā)電量1.37億千瓦時綠電和年產(chǎn)2000噸的新能源綠氫產(chǎn)能，并在未來三年計劃累計投資約30億元，逐步形成500兆瓦新能源發(fā)電、10000噸綠氫的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

相比國內(nèi)，早在2019年，國外企業(yè)就開始啟動海水制氫項目。荷蘭海王星能源公司2019年參與建立了全球首個海上綠氫試點項目PosHYdon，該項目由海上風(fēng)力渦輪機產(chǎn)生的電力為制氫裝置提供動力，將海水轉(zhuǎn)化為軟化水，然后通過電解裝置電解為氫氣和氧氣。項目已于2021年7月開始生產(chǎn)氫氣，每天最多可產(chǎn)生500公斤的綠色氫氣。

2020年初，海上風(fēng)電+制氫Gigastack項目2020年初獲得英國政府750萬英鎊的財政補貼，由世界最大的海上風(fēng)電開發(fā)商Orsted運營；2020年12月，西門子歌美颯在丹麥啟動了全球首個以“孤島模式”運行的風(fēng)電制氫試點項目Brande Hydrogen，并于2021年1月開始運行。

2022年，英國政府向環(huán)境資源管理公司(ERM)提供了860萬英鎊(1010萬歐元)的資金，用于ERM Dolpyn浮式海風(fēng)制氫項目，試驗2023年期間在海上浮動海洋環(huán)境中從海水中生產(chǎn)電解氫的系統(tǒng)，并在2025年之前開發(fā)商業(yè)規(guī)模的示范系統(tǒng)；9月，法國氫技術(shù)公司 Lhyfe 啟動了其 Sealhyfe 海上制氫平臺項目，該平臺同時結(jié)合了太陽能、風(fēng)能和波浪能，通過電解海水以獲得可再生的綠色氫氣。

整體來看，海水制氫的發(fā)展?jié)摿φ鴩鴥?nèi)外企業(yè)不斷投入與布局，海水制氫在實驗室走向產(chǎn)業(yè)化的路程上邁出了堅實的一步。

哪些挑戰(zhàn)需要克服？

海水制氫作為極具發(fā)展前景的制氫技術(shù)，主要有兩大優(yōu)勢：一方面，海上制氫平臺可作為能源的長期儲存或精細化學(xué)品的生產(chǎn)場所，能讓綠色能源與化工生產(chǎn)系統(tǒng)緊密結(jié)合；另一方面，海上制氫平臺也可以解決深遠?？稍偕娏ο?/span>納問題，利用可再生電力就地制氫、制綠氨，或許會成為未來深遠?？稍偕茉吹闹饕獞?yīng)用方式。

“海水制氫是未來很重要的技術(shù)發(fā)展方向，具有非常好的應(yīng)用前景?！币幻茪湓O(shè)備企業(yè)高層認為，海水制氫能很好地利用沿海城市的海水資源，產(chǎn)出清潔優(yōu)質(zhì)的氫氣。

雖然海水制氫技術(shù)得到了良好的進展，但其研究還不夠深入，要想實現(xiàn)商業(yè)化運營，仍然面臨著一些關(guān)鍵性挑戰(zhàn)：

1、海水對電解槽的腐蝕。海水的成分復(fù)雜，如溶解的離子、細菌、雜質(zhì)等，會對電解槽部件產(chǎn)生腐蝕；2、海水中雜質(zhì)會導(dǎo)致催化劑失活。雜質(zhì)會在離子交換膜和催化劑表面的沉積黏附，導(dǎo)致離子通道以及催化活性位點的堵塞，使得催化劑快速失活；3、海水電解效率低。海水中的氫離子以及氫氧根離子濃度很低，在電解過程中其傳質(zhì)速率緩慢，使得電解效率較低。

如何克服這些挑戰(zhàn)？業(yè)內(nèi)已有科研團隊提出了解決方案。中國工程院院士謝和平及其科研團隊從物理力學(xué)與電化學(xué)相結(jié)合的全新思路，建立了相變遷移驅(qū)動的海水無淡化原位直接電解制氫全新原理與技術(shù)，該技術(shù)在隔絕海水離子同時能實現(xiàn)了無淡化過程、無副反應(yīng)、無額外能耗的高效海水原位直接電解制氫。

該團隊的海水直接制氫技術(shù)已經(jīng)計劃在2月于福清縣啟動中試示范驗證，將科研成果走出實驗室，進一步推動海水制氫技術(shù)的迭代升級。

需正視的是，技術(shù)的成熟需要時間。業(yè)內(nèi)人士認為，未來三年內(nèi)，海水制氫實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還不現(xiàn)實，企業(yè)還需要通過海水制氫項目的示范運營，去積累更多的數(shù)據(jù)來攻關(guān)技術(shù)難題，推進產(chǎn)業(yè)化。

面向未來，隨著海水制氫產(chǎn)業(yè)鏈在制氫、儲氫、運氫等各個環(huán)節(jié)的不斷完善，海水制氫有望為相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來廣闊的發(fā)展空間，帶動海工裝備、電解槽、海洋清潔能源、海上交通等多個領(lǐng)域的發(fā)展，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。