能源巨头为何“杠上”海水制氢?

海洋是地球上最大的氢矿，结合海上风光发电技术，通过取之不尽的海水资源直接制氢，将为绿氢产业的发展提供全新路径。今年以来，以中石化、国家能源集团、中国海油、东方氢能等为代表的能源巨头进一步推进海水制氢应用落地，同时国内多家科研院所的海水制氢技术及产品从实验室走进示范项目，经过充分的实际运行的验证之后，正加速迈向真正的商用应用。 多家能源巨头布局海水制氢新进展 4月，国家能源集团国华投资氢能公司与烟台中集来福士，在中集海洋工程研究院举行了海洋氢能制、储、输、用全链条及海上新能源制氢与综合利用研究的海洋绿氢合成氨醇一体化成套设备合同的签约仪式。

此前3月，中国船级社（CCS）为国家能源集团氢能科技有限责任公司及烟台中集来福士海洋工程有限公司等联合研发的“一站式海上绿色氢醇氨生产作业系统”颁发了原则性认可（AIP）证书。该系统搭载H206半潜式海上平台，建成1.5兆瓦海上光伏，开展离网型光伏电解制氢（包括PEM电解制氢、碱性电解制氢、海水直接电解制氢）、高压储氢、绿色甲醇与绿氨合成、离网系统控制等关键技术研究，打通海上绿氢制备耦合下游氢基化工的一体化工艺流程。

3月，西南石油大学发布消息，由深圳清华大学研究院与西南石油大学、中国海油、航天科工、北京化工大学、中科院宁波材料研究所、中国科学技术大学等多家单位共同申报的国家重点研发计划“氢能技术”重点专项项目“兆瓦级抗波动直接电解海水制氢关键技术研究与装备集成应用”获得科技部立项。这是科技部立项的第一个直接电解海水制氢共性技术类项目，对推动我国海上新能源领域的技术创新具有重大意义。

同在3月，东方氢能发布消息称，为做好国家能源局专项委托课题“海上风电制氢技术路径和商业模式研究”工作，东方氢能组织召开了课题启动会暨开题报告会。该课题聚焦海上风电产业、海风制氢产业、技术路径与经济性、可持续运营商业模式、产业政策等五大方面开展研究，将为充分利用海洋能源、发掘我国海上风电制氢产业潜力提供坚实的理论支撑。

3月14日，中石化销研院前往天津石化研究院调研“海水直接电解制氢技术”项目。天津石化详细讲解了项目的选题背景、技术攻关、合作团队和技术展望等内容，表示该项目目前已完成实验室小试，计划在近期开展中试。天津石化具有东临靠海的地理位置优势，推动海水制氢，能有效带动绿氢产业链的发展。

“海水制氢具有重要的意义，是全球未来人类能源重要的一个方向和路径，在未来的重大能源里面占有非常重要的角色和地位。”近日，中国工程院院士、深圳大学深地科学与能源研究院院长谢和平在央视演讲中指出，

他进一步推算道，现在煤制氢的成本是9-12元，天然气制氢的成本是20-24元，如果海上风电的电网价是0.2-0.3元的时候，设备投入和折旧、人工运维成本和电耗成本三部分加在一起，海水制氢制氢的成本大概是16-21元。海上风电可再生能源一旦规模化、技术进步，成本肯定还会再降，所以未来海水直接电解制氢和海洋风电，有望低于煤制氢的成本，绝对和天然气制氢具有一定的竞争力。未来海上风电接近0.2元、0.15元、0.1元都是有可能的，当达到这个水平后，海水直接制氢就比煤制氢的成本还低，经济性具有相当水平。

所以说，随着海上风电价格的持续降低、技术进步，海水直接电解制氢具有非常大的潜力和发展空间，是海上可再生能源破局的关键。 突破不断，海水制氢“逼近”商用示范门槛 海水制氢作为极具发展前景的制氢技术，主要有两大优势：一方面，海上制氢平台可作为能源的长期储存或精细化学品的生产场所，能让绿色能源与化工生产系统紧密结合；另一方面，海上制氢平台也可以解决深远海可再生电力消纳问题，利用可再生电力就地制氢、制绿氨，或许会成为未来深远海可再生能源的主要应用方式。

“海水制氢是未来很重要的技术发展方向，具有非常好的应用前景。”一名制氢设备企业高层也指出，海水制氢能很好地利用沿海城市的海水资源，产出清洁优质的氢气。

近年以来，来自全球高校的科研团队和少数先锋企业先后在海水电解制氢方面实现突破，海水制氢技术快速发展。此外，国内外企业正在积极推进海水制氢产业化发展，多个海水制氢项目陆续启动，“逼近”商用示范门槛。

例如，今年4月，氢致能源电解海水制氢装备项目落地常州，拟投资1亿元在园区布局海水制氢装备业务，建设研发和制造基地。公司是深圳清华大学研究院海洋氢能研发中心下设的产业化公司，在关键电极材料、先进电极结构、高效工艺流程、电解海水制氢系统领域形成自主核心知识产权，相关技术经鉴定达到国际领先水平。目前已与深圳能源集团、中海油、中石油、中广核等央国企开展深度产业合作。

今年2月，中国科学院理化技术研究所提出了一种海水制氢的新策略——利用电化学重整废弃的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料，从海水中提取出氢气。研究团队设计出一种名为“钯-四氧化二钴铜”的复合电催化剂，成功破解了电解水制氢降本增效的难题。这种催化剂不仅可以高选择性地将废弃PET塑料转化为高附加值的乙醇酸，还能有效提升海水制氢效率并降低成本。在模拟海水环境中，该体系在1.6安培的电流下，稳定运行时长超100小时，显示出较高的实用性和稳定性。

同在2月，南京大学现代工学院李朝升课题组设计了一种基于层状双氢氧化合物(CoFe-LDHs)电催化剂来应对海水中高浓度的Cl为电解海水制氢带来的挑战。相关成果已经于2024年2月9日在Nature Sustainability(2024, 7, 158167)上发表。

中国工程院院士谢和平及其科研团队建立的相变迁移驱动的海水无淡化原位直接电解制氢全新原理与技术，彻底隔绝海水离子，实现了无淡化过程、无副反应、无额外能耗的海水原位直接电解制氢原理与技术重大突破。去年10月，该技术在海上中试成功后，东福院与中国石油长庆油田分公司签署项目合作协议，将无淡化海水原位直接电解制氢技术应用于长庆油田。

去年10月消息，中国科学院大连化物所围绕近岸/离岸海上风电制氢的需求，研发出一条以海水为原料制备氢气联产淡水的新技术，并依托该技术完成了25千瓦级装置的测试验证。

运行结果显示，以海水为原料可实现高效电解水制氢联产淡水，氢气产能可达3吨/年，产生的淡水在满足自身电解需求的基础上，可额外联产淡水6吨/年，证明了海水制氢联产淡水新技术的可行性与先进性，有望为近岸/离岸海上风电规模化制氢提供具备核心竞争力的技术支撑。

总体上看，海水制氢的核心技术屏障已经基本攻克，接下来需要考虑的是如何提升这项技术可靠性和稳定性，并降低其规模化生产的成本。随着相关氢能企业推动海水制氢相关试点示范项目的实践，相信在不久的将来，海水制氢会迎来规模化商用的局面。