问题——绿氢规模化面临“水源与成本”双约束 “双碳”目标牵引下，绿氢被视为推动钢铁、化工、航运等领域深度减排的重要选项。但从产业链实际看，绿氢成本仍偏高，且传统电解水路线对高纯度淡水依赖明显。在沿海与岛屿地区，淡水资源相对紧张，若先对海水进行淡化再电解，不仅增加设备投资与能耗，也抬高了全流程运维复杂度。如何在保证安全与寿命的前提下实现海水“就地取材”制氢，成为行业长期攻关的关键难题。 原因——海水离子复杂，“结垢”导致电极快速失活 业内长期难以跨越的核心障碍在于海水成分复杂，尤其是镁、钙等离子含量较高。在电解过程中，局部环境变化容易诱发沉淀生成并附着在电极表面，形成类似“水垢”的结垢层，造成传质受阻、活性位点被覆盖，最终使电极性能在短时间内显著衰减甚至失效。为规避该风险，较为常见的工程思路是“先淡化、后制氢”，但这条路线工艺链条长、成本高，难以满足未来大规模、低成本绿氢供给的要求。 影响——将“结垢废料”转化为资源，打开降本与增值空间 海南大学协同创新中心实验室内，一套天然海水制氢提镁工程样机近期实现稳定运行：海水无需复杂预处理即可进入系统，通电后在产生氢气的同时，另一侧持续析出白色絮状沉淀。团队介绍，该沉淀经提纯可获得纯度达99%以上的氢氧化镁。样机已在天然海水环境中连续稳定运行超过5000小时，验证了关键环节的耐久性与可行性。有关成果发表于国际期刊《自然·通讯》。 更重要的是，这个思路改变了传统认知：过去海水电解中的沉淀常被视为必须消除的“麻烦”，如今则被转化为可利用的产品。海水中的镁资源储量远超陆地矿源，氢氧化镁在阻燃材料、特种填料以及部分高端制造领域具有应用价值。以“制氢+提镁”联产方式推进，有望通过副产物收益对冲制氢成本，为绿氢商业化提供新的经济平衡点。 对策——材料与界面调控破解“沉淀不附着”，实现“一电两用” 针对“既要析出、又不能贴在电极上”的矛盾，团队联合中国科学院宁波材料技术与工程研究所开展攻关，提出通过电极界面调控来改变沉淀行为。研究人员在铂电极表面引入特定碘离子改性层，利用静电排斥等效应降低沉淀在电极表面成核与黏附的概率，使生成的氢氧化镁更倾向于远离电极并以絮状形式脱落沉降，从而避免电极被“糊住”而快速失活。 在成本测算上，团队给出一项具有产业指向性的判断：按理论联产关系，每生产1公斤氢气可同步获得约15公斤高纯氢氧化镁。若镁产品实现稳定回收与市场化销售，其收益有望覆盖制氢环节的主要成本，进而显著改善绿氢经济性。此外，该技术可在常温天然海水条件下运行，降低了对高温高压及复杂预处理系统的依赖，为工程放大提供了更现实实施路径。 前景——“海上绿电+海水制氢+绿色燃料”或成沿海新场景 随着海上风电等可再生能源装机加快，沿海地区具备“绿电近海、海水就地、能源转化”的资源禀赋。团队下一步计划以海上风电等清洁电力为支撑，推动更大功率工程样机研发，并探索与港口航运、化工园区等用能场景的耦合应用。例如，制得的绿氢可继续合成绿色甲醇，为港口远洋船舶提供低碳燃料；联产的高纯氢氧化镁则有望进入新材料产业链，形成“能源—材料”协同的海洋产业新增长点。 业内人士认为，海水直接电解仍需在规模化装备、长期可靠性、产品回收体系及全流程安全标准各上持续完善，但此次突破显示出以材料创新带动工艺重构的潜力：不再单纯消除副反应产物，而是把副产物纳入价值链管理，实现系统层面的综合收益最大化。
这项技术突破不仅解决了绿氢生产的成本问题，更展现了将挑战转化为机遇的创新思维。海南大学团队通过资源化利用副产品，为全球清洁能源发展提供了新思路。随着技术的完善和推广，它将在能源转型和产业升级中发挥重要作用，为碳中和目标贡献中国方案。