50 年难题被攻克！中国专利逼近日本，5 年内海水制氢要产业化？ ...
很多人都知道氢能是未来的终极清洁能源，可一直绕不开资源成本的坎，真要大规模用淡水资源制氢，本来就紧张的淡水岂不是更不够用？2022年咱们国家的科研团队干成了一件轰动学界的大事，困扰全世界五十年的海水直接制氢难题，终于取得了突破性进展，不仅发了顶刊，还早早签了产业化合作。现在全球主流的制氢方式还是天然气制氢，不光原料利用率低，工艺复杂，制备过程还会排二氧化碳，环保性本来就打了折扣。日本目前主要走的就是天然气制氢的路线，咱们国家要实现2060年碳中和目标，届时一年的氢气需求量会达到1.3亿吨。按现有的电解水制氢技术算，一年得消耗11.7亿吨纯水，淡水资源本就紧张，海水淡化成本又居高不下，妥妥成了氢能发展的拦路虎。
所以不用纯水，直接拿海水制氢，早就成了全球氢能发展盯着的重要方向。这个想法从上世纪七十年代就有人提了，晃眼近五十年过去，一直没人搞出高效稳定的技术，这一块还是全世界范围的空白。谢和平院士带领四川大学和深圳大学的团队，一开始也顺着前人的思路，从催化剂改性下手。
团队翻遍了近五十年的文献，百分之九十九的方案走的都是这个方向，可大家对相关材料了解太少，进度一直慢得离谱。谢和平院士鼓励团队跳出传统思维的框框，第一次把物理力学和电化学结合起来，提出了相变迁移驱动的海水直接电解制氢新原理。2011年的时候，团队就验证了这个思路可行，可后续又卡在了高效性和稳定性这两个问题上。
海水里面光化学元素就有九十二种，任何一点微小变化都可能损坏整个电解系统，攻关难度可想而知。团队成员熬了无数个日夜，终于在2022年拿出了突破性成果，论文成功登上了《Nature》。
这项技术最厉害的地方，就是真正做到了零污染制氢。比起传统先淡化海水再制氢的模式，直接省掉了整个淡化过程，还避免了高浓度盐水的污染排放。更惊喜的是，这套机制本质就是从非纯水里提取纯水，不只能用海水，河水、湖水甚至工业废水都能用，同时实现了净水和产能源两个目标，简直绝了。
东方电气集团直接投了三千万元的研发经费，团队也凑齐了化学、工艺、材料、工程机械等多个领域的十八名骨干人才。目前全球首套每小时四百升的海水原位直接电解制氢装备，已经在深圳湾连续运行超过三千二百小时，全程没污染没腐蚀，表现完全达标。接下来团队分三步走，先推进海上中试示范验证，再攻关第二代大规模核心技术，最后协同推进产业化落地。团队核心成员估算，未来三到五年，这项新技术就能实现产业化。
氢能被公认为零排放的终极能源，国际氢能委员会预测，2025年全球氢能市场规模就能达到两万五千亿美元，这块蛋糕太诱人。日本在氢能研发领域长期领先全球，美国韩国德国都排在前列，丰田三十年前就开始研发氢燃料电池车，二零一四年就全球首发上市，技术积累相当深厚。也有分析说，日本太专注氢能车赛道，不小心错过了锂电池电动车的高速发展期，被咱们实现了反超。
不过氢能本身的优势确实没法替代，氢能车排出来的只有水蒸气，能量密度比锂电池高几百倍，车身更轻续航也更长。丰田的氢能车Mirai加一次氢能就能跑六百到七百公里，加氢只需要三到五分钟，比电动车充电快太多，非常适合长途货运、公交这类固定路线的场景。氢能也有自己的短板，加氢站普及率低，储氢难度大，氢气罐要承受七百巴的压力，液态储氢更是需要零下二百五十三度的低温，门槛不低。不过国内中石化已经有规划，要把部分加油站改成加氢站，配套也在慢慢跟上。
咱们国家靠着政策大力推动，短短十年时间，氢能专利申请量暴增了十倍，全球排名从第五升到第二，超过了美国韩国德国，离第一的日本只剩一步之遥。现在日本的氢能专利总量是八百八十四万件，咱们已经达到了七百二十五万件，这个追赶速度，放眼全球都没几个能比。在制造、储存运输供给、安全管理四个领域，咱们已经实现了对日本的反超，只有技术验证这块稍微落后一点。
咱们也得承认，日本虽然缺制氢的资源，可在流量计、气体检测仪这类细小零件上，技术实力确实很硬。2023年咱们国家发布了首个氢能产业发展中长期规划，直接把氢能定为国家级能源，明确了应用推广目标，还计划和一带一路国家开展氢能贸易。现在咱们已经是全球最大的制氢国，年产量大概三千三百万吨，全产业链相关企业有三百多家，主要集中在长三角、广东、京津冀这些产业密集区。
咱们已经完全掌握了氢气制备、储运、加氢和燃料电池等全链条主要技术，不少领域已经实现了小规模商用。外界都说2022年是中国氢能的爆发元年，这话真不是空口吹的。有政策托底，有技术突破，接下来咱们的研发速度和商用车销量都会迎来高速增长，这波能源赛道的竞争，咱们确实值得期待。
参考资料：红星新闻 50年世界空白被填补 中国海水直接制氢获重大突破
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