我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)在海水直接制氫領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破，為全球能源轉(zhuǎn)型提供創(chuàng)新方案。四川大學(xué)與深圳大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在《自然綜述：清潔技術(shù)》發(fā)表最新研究成果，首次構(gòu)建了覆蓋微觀反應(yīng)機(jī)制到宏觀工程應(yīng)用的全鏈條理論體系，為海水制氫產(chǎn)業(yè)化鋪平道路。

自20世紀(jì)70年代國(guó)際首次提出海水直接電解制氫構(gòu)想以來(lái)，該領(lǐng)域長(zhǎng)期面臨三大技術(shù)瓶頸：海水復(fù)雜成分引發(fā)的析氯副反應(yīng)、催化劑快速失活以及設(shè)備嚴(yán)重腐蝕。傳統(tǒng)研究多聚焦于催化劑改性或膜分離技術(shù)，但始終未能突破真實(shí)海洋環(huán)境下的工程化應(yīng)用難題。研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人指出，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境與真實(shí)海洋場(chǎng)景存在本質(zhì)差異，風(fēng)浪擾動(dòng)、鹽霧腐蝕、可再生能源波動(dòng)等因素的耦合作用，導(dǎo)致多數(shù)技術(shù)路線難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。

該團(tuán)隊(duì)通過(guò)系統(tǒng)研究海水電解過(guò)程中的離子競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)機(jī)制，首次闡明了復(fù)雜離子環(huán)境下析氧/析氯反應(yīng)的動(dòng)態(tài)平衡規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，鈣鎂離子沉積不僅影響電極壽命，更會(huì)改變界面?zhèn)髻|(zhì)效率，進(jìn)而降低整體能量轉(zhuǎn)化率。基于這些微觀認(rèn)知，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了全維度系統(tǒng)評(píng)估框架，涵蓋材料性能、裝置結(jié)構(gòu)、海洋環(huán)境適配性等12項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，為技術(shù)優(yōu)化提供了量化標(biāo)準(zhǔn)。

在工程放大方面，研究團(tuán)隊(duì)突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室研究的局限性，首次將真實(shí)海洋環(huán)境的多因素耦合作用納入評(píng)估體系。通過(guò)構(gòu)建包含波浪模擬、鹽霧腐蝕、可再生能源波動(dòng)等參數(shù)的測(cè)試平臺(tái)，團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證了新型電解裝置在連續(xù)3000小時(shí)運(yùn)行中的穩(wěn)定性，能量效率較傳統(tǒng)技術(shù)提升15%以上。這項(xiàng)突破有效填補(bǔ)了基礎(chǔ)研究與工程應(yīng)用之間的斷層，為產(chǎn)業(yè)化落地提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

據(jù)介紹，該成果已形成包含3項(xiàng)核心專利的技術(shù)集群，并與多家能源企業(yè)達(dá)成合作意向。與傳統(tǒng)制氫方式相比，海水直接制氫技術(shù)可節(jié)省淡水資源90%以上，若結(jié)合海上風(fēng)電等可再生能源，每千瓦時(shí)制氫成本有望降至0.2美元以下。這項(xiàng)突破不僅為我國(guó)海洋能源開(kāi)發(fā)開(kāi)辟新路徑，更為全球零碳能源轉(zhuǎn)型提供了中國(guó)方案。