2022 年，中国氢能迎来爆发元年。科研领域最轰动的消息，莫过于海水直接制氢取得重大突破。

四川大学和深圳大学谢和平院士团队，在《Nature》上发表原创论文，把困扰学术界 50 年的科学难题撕开了一道口子。更让人振奋的是，这项技术已经签下产业化合作协议，预计 5 年内就能落地。

50 年空白，被中国团队捅破了

2022 年，谢和平院士团队与东方电气股份有限公司签署合作协议，推动海水膜淡化原位直接电解制氢技术产业化。这意味着，实验室里的突破正在加速变成现实。

目前制氢主要有四条路：化石燃料制氢、工业副产物制氢、电解水制氢、生物质制氢。主流是天然气制氢，但需要天然气，原料利用率低，工艺复杂，还产生二氧化碳，环保性打折扣。

日本主要就是用天然气制氢。中国要在 2060 年实现碳中和，届时氢气年需求量将达 1.3 亿吨。

按现在的电解水制氢技术，每年要消耗约 11.7 亿吨纯水。淡水资源本来就紧张，海水淡化成本又高，这成了氢能发展的拦路虎。

所以，绕过纯水，直接用海水制氢，就成了未来氢能发展的重要方向。海水制氢，难在哪儿？

海水成分太复杂，70 年代初就有科学家提出构想，近半个世纪过去，高效稳定的海水直接电解制氢技术，一直是世界空白。谢和平团队一开始也想从催化剂改性入手。

核心成员刘途告诉红星新闻，他们查了近 50 年文献，99% 的方案都是催化剂改性。但材料知之甚少，进展缓慢。

谢和平院士鼓励大家跳出传统思维，首次把物理力学和电化学结合起来，提出相变迁移驱动的海水直接电解制氢原理。2011 年，团队验证思路可行，但高效性和稳定性成了新的拦路虎。

海水里有 92 种化学元素，任何微小变化都可能损害电解系统。团队日夜攻关，终于在 2022 年取得突破性进展，成果登上《Nature》。

这项技术到底牛在哪？刘途说，设备通过分解水产生氢气和氧气，零污染制氢。

相比先淡化海水再制氢的传统模式，省去了淡化过程，也避免了高浓度盐水污染排放。更重要的是，相变迁移机制本质上是从非纯水中捕获纯水，不只海水，河水、湖水、工业废水都能用，实现非纯水的纯净化、能源化双效益。

东方电气集团投入 3000 万元研发经费。谢和平团队集合了化学、工艺、材料、工程机械等领域的 18 名科研人才。

目前，全球首套每小时 400 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 3200 小时，无污染、无腐蚀。接下来有三步：先推进海上中试示范验证；接着攻关第二代大规模核心技术；再协同推进产业化落地。

刘途估计，未来 3 至 5 年，新技术就能实现产业化。

中国猛追，日本压力来了

氢能被视为不排放二氧化碳的终极能源。国际氢能委员会预测，2025 年全球市场规模将达 2.5 万亿美元。

日本在研发上长期领先，美国、韩国、德国也走在前面。丰田 30 年前就开始研发氢燃料电池车，2014 年全球首次销售氢能车辆，2020 年把续航延长了 30%。

有分析认为，日本太专注氢能车，错过了锂电池车的高速发展。但氢能确有独特优势：氢能车只排水蒸气，能量密度比锂电池高几百倍，车更轻、续航更长。

丰田氢能车 Mirai 加一次氢能跑 600 至 700 公里，加氢只要 3 到 5 分钟，比电动车充电快得多，适合物流、货车、公交等固定路线长途运输。

当然，氢能也有短板：加氢站没普及、储氢难、氢气罐要承受 700 巴压力、液态储氢要零下 253 度。不过中石化已计划把部分加油站改为加氢站。

中国靠着政府大力推动，短短十年，氢能专利申请暴增 10 倍，从全球第五升到第二，超过美国、韩国、德国，逼近日本。日本专利数量为 884 万件，中国为 725 万件。

在制造、储存、运输与供给、安全管理四个领域，中国已经超过日本，只在技术验证上稍逊。日本虽然缺少制造氢的资源，但在流量计、气体检测仪等微小零件上技术实力很高。

2023 年，中国发布首个氢能产业发展中长期规划，把氢能定调为国家级能源，目标是 2021 至 2035 年推进多地多企业在城市交通、电力等领域应用，还要与一带一路国家发展氢能贸易。

中国目前已经是全球最大制氢国，年产量约 3300 万吨，其中工业氢气 1200 万吨，产业链企业有 300 多家，集中在长三角、广东、京津冀。中国已经掌握氢气制备、储运、加氢和燃料电池等主要技术，部分领域实现了小规模应用。

外界说 2022 年是中国氢能爆发元年，不是没道理。中国大力推动氢能，未来研发速度和商用车销量都会高速增长，值得期待。