全球首次用交流电思路攻克海水直接电解制氢沉淀难题！还能实现海上发电就地制氢、联产高附加值乙醇酸，长期困扰行业的“水垢卡脖子”瓶颈，这回从根源破解了！

很多人都听说过绿氢，它被看作未来清洁能源里非常关键的一环。地球上海水取之不尽，大家很早就想直接拿海水来电解制氢，不用消耗珍贵淡水。但是全球科研团队长期攻关，一直被一个难题死死卡住，就是电解的时候电极表面会长水垢一样的沉淀物。

给大家打个通俗比方，就跟家里烧开水，时间久了壶底结一层厚厚的水垢一样。传统一直用直流电去电解海水，阴极会持续产生氢氧根，海水中大量的钙、镁离子碰到它，就会生成氢氧化镁、氢氧化钙这类沉淀，一层一层裹在电极上面，把电极上用来反应的活性点位盖住，还会堵塞隔膜。一旦结垢，电解性能快速往下掉，设备没多久就没法稳定干活。过去国际上很多团队想解决这个问题，主流思路要么改良催化剂材料，要么增加复杂过滤、海水预处理工序，或者依靠昂贵的离子交换膜，这些办法只能缓解结垢，没办法从根源阻止沉淀生成，整套装置结构复杂、成本居高不下，很难拿到海上大规模落地使用。

这次中科院理化技术研究所低温科学与技术全国重点实验室师文生研究团队，首发成果报道日期为2026年9月30日，论文发表在国际顶刊《德国应用化学》上，全球首次提出交流电替代直流电驱动海水直接电解制氢全新策略，换了一条完全不一样的技术路线，直击病根。

原理很好理解：交流电有极性来回反转的特点，同一个电极，一会当阴极、一会切换成阳极。在阴极半周期产氢的时候生成氢氧根，等到切换成阳极半周期，刚刚产生的氢氧根就会在同一个电极表面当场消耗掉，电极表面不会持续堆积高浓度氢氧根，钙镁离子就没有机会大量析出结垢，相当于一边工作一边自动清理“水垢”。团队一共搭建了三种不同体系完成概念验证实验，对比测试看得很清楚：传统直流电解没多久就厚厚一层沉淀，电流快速衰减；这套交流电方案全程没有沉淀生成，电解电流一直保持稳定。

这项技术最亮眼的领先优势有好几点，第一，不需要做海水预处理，也不需要离子交换膜，直接拿原始海水就能开工，砍掉一整套复杂配套设备，大幅降低整套装置的复杂度与硬件成本，这也是和海外现有方案最大区别，海外大多数直接海水电解方案都离不开预处理或者隔膜；第二，天生适配海上风光发电，可以做到海上发电就地制氢，海上风电、光伏本身发电量忽大忽小，交流电方案和波动电能适配性很强，海上发出来的电不用远距离输送回陆地，当场就把能量转化成氢气储存起来，解决海上新能源弃电浪费的痛点；第三，这套电解体系还可以耦合乙二醇氧化反应，一边产出氢气，一边联产高附加值化工原料乙醇酸，一次通电同时拿到两种有用产品，进一步提升整套工艺的价值。

在应用场景上，这套方案能发挥很核心的作用。在近海区域，可以搭配海上风电基地就地生产绿氢；海岛上面，不用长途运送淡水，依托海岛光伏就可以自制氢能，给海岛供电、供燃料；沿海的化工园区，能够就近用海水制氢，供给化工生产所需要的氢原料；长远来看，也为远洋海上能源站提供了一条可行的技术路线。

这里也要客观说明，目前这项成果已经完成实验室概念验证，属于原理层面的重大突破，下一步还需要持续开展放大实验、长期稳定性测试，朝着工程化落地推进。现阶段属于新路线开创，还没有形成产业化。国际领域同行也高度关注这条全新思路，认为它跳出了以往材料改性的固有框架，为整个海水直接制氢赛道开辟出全新研究方向。

图：直流电（上）与交流电（下）海水直接电解制氢对照实验，直流方案产生沉淀、电流衰减；新交流方案全程无沉淀，电解电流稳定。图片来源：中科院理化技术研究所师文生团队论文公开素材。