編者按：“十五五”時期是我國加快構建新型能源體系和實現(xiàn)碳達峰目標的關鍵期。“十五五”規(guī)劃綱要提出，“深入實施能源安全新戰(zhàn)略，加快構建清潔低碳安全高效的新型能源體系，建設能源強國”。同時，在瞄準世界科技前沿強化系統(tǒng)布局實施科技戰(zhàn)略部署、加快戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面，“十五五”規(guī)劃綱要都提到了新能源。聚焦建設能源強國，我們即日起推出“向新向綠向未來”系列報道，展現(xiàn)相關科技創(chuàng)新成果、重點工程建設成就、高端裝備應用實踐。

在黃海之濱的青島西海岸新區(qū)，中國石化青島煉油化工有限責任公司(簡稱中國石化青島煉化公司)氫能“產(chǎn)研加”示范園內(nèi)，我國首個工廠化海水制氫科研項目——青島煉化海水制氫科研項目正在穩(wěn)定運轉。海上光伏發(fā)出的綠電驅動電解槽，將通過管道源源不斷流入的海水分解成氫氣和氧氣。

今年3月，這一項目完成了累計1000小時的穩(wěn)定運行，具備了從科研成果向規(guī)?；G氫生產(chǎn)轉化的落地條件，標志著我國海水直接制氫技術向產(chǎn)業(yè)化邁出了關鍵一步。目前，研究團隊正在緊鑼密鼓開展工業(yè)示范研究，加速海水直接制氫技術的工業(yè)化進程。

海水直接制氫，從技術攻堅到產(chǎn)業(yè)落地，背后需要攻克哪些難關?“光伏發(fā)綠電、綠電制綠氫、綠氫就地用”的探索，將為產(chǎn)業(yè)發(fā)展、百姓生活帶來哪些變化?

破解世界難題，海水不經(jīng)淡化直接電解制氫

氫能，是指氫和氧進行化學反應所釋放出的化學能，唯一排放物是水，被譽為“21世紀終極能源”。它帶有能源和原料雙重屬性，是構建清潔低碳安全高效新型能源體系、實現(xiàn)“雙碳”目標的重要支撐。

數(shù)據(jù)顯示，我國氫能全年生產(chǎn)消費規(guī)模已超3650萬噸，占全球總產(chǎn)量的36.6%，連續(xù)多年位居世界第一。隨著“十五五”規(guī)劃綱要明確將氫能納入未來產(chǎn)業(yè)重點培育方向，綠氫需求將持續(xù)攀升。

“目前我國氫能主要來自化石燃料制備，但制備過程碳排放量較高。”中國石化青島煉化公司煉油工藝專家、氫能相關項目負責人秦衛(wèi)龍說。

利用太陽能、風能等可再生能源發(fā)電，通過電解水方式制取的綠氫，制備過程零碳排放，是氫能發(fā)展的未來方向。然而，傳統(tǒng)的電解水制氫方式，高度依賴高清潔度的淡水資源。每制取1千克氫氣，理論上大約需消耗9千克水。淡水資源的稀缺，制約了綠氫產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展。

解決“淡水依賴癥”，科技工作者們將目光轉向大海。海上風光綠電資源豐富，海水取之不盡、用之不竭，為海水電解制氫提供了近乎無限的電能和原料，應用前景廣闊。

然而，用海水直接制氫，說起來簡單做起來難。

在中國石化青島煉化公司發(fā)展規(guī)劃高級專家、青島煉化海水制氫科研項目負責人梁峰看來，海水直接制氫，難點在于“制”，更在于“穩(wěn)”。海水中含有約3.5%的鹽分，還有多種微量元素、微生物和懸浮物等，腐蝕性強，易結垢沉積。在這樣的環(huán)境中，傳統(tǒng)電解設備制氫難，要想長期穩(wěn)定運行也難。

如何在復雜海水環(huán)境下實現(xiàn)穩(wěn)定、高效制氫，是一道困擾科研人員多年的世界級難題。據(jù)秦衛(wèi)龍介紹，國外海水直接電解制氫技術目前尚處于研發(fā)階段，示范類項目基本采用“海水淡化+傳統(tǒng)制氫”耦合方式。

如果不淡化海水，能否通過運用耐腐蝕、高活性的電極、極板材料，來實現(xiàn)直接制氫?中國石化青島煉化公司與大連石油化工研究院聯(lián)合組建攻關團隊，向著這一目標奮力攀登。

攀登路上，要闖過一道道難關。秦衛(wèi)龍介紹，研發(fā)初期，團隊直面海水中雜質多，存在腐蝕、副反應等問題，研發(fā)出新型高定向選擇電極材料，通過在催化劑表面構建“防護罩”，來解決雜質離子帶來的種種難題。研發(fā)后期，團隊人員發(fā)現(xiàn)，電解制備過程中，隨著水不斷消耗，鹽類累積問題凸顯，威脅制氫裝置長周期平穩(wěn)運轉。他們開發(fā)電解液離子平衡工藝，將鹽類以產(chǎn)品形式產(chǎn)出，不僅消除了安全隱患、提升了制氫效率，還提高了經(jīng)濟性。

就這樣，研發(fā)團隊堅守在科研項目現(xiàn)場，解決一個又一個難題，調試一個又一個參數(shù)，突破了耐氯電極技術、高性能極板設計以及海水循環(huán)系統(tǒng)等關鍵技術，解決了世界級難題。經(jīng)過他們的努力，2024年12月，青島煉化海水制氫科研項目建成國內(nèi)首個工廠化海水直接制氫科研裝置并投入運行。

運用工廠化模式，形成零碳綠色的新能源產(chǎn)業(yè)鏈

有的科研項目會采取在實驗室開展小試或中試的方式，來進行科研成果量產(chǎn)前的試驗。而青島煉化海水制氫科研項目采用的是“工廠化海水制氫”模式，直接在石化園區(qū)開展試驗。

這一模式的最大特點在于，制氫裝置的原料來源、產(chǎn)品去向等，都與工廠日常生產(chǎn)緊密相關。該科研項目在青島煉化氫能“產(chǎn)研加”示范園實施，這是一個集氫能生產(chǎn)、研發(fā)和加注等于一體的綜合性平臺。科研項目所用海水來自園區(qū)附近海域，電能是海上及園區(qū)屋頂光伏電站生產(chǎn)的綠電，綠氫產(chǎn)品在園區(qū)內(nèi)便可就地應用。

在這一模式下，大規(guī)模的長周期試驗得以開展。該科研項目的電解槽用電功率達百千瓦級，每小時可生產(chǎn)綠氫20標準立方米。這些氫氣完全符合國標要求，可以直接并入中國石化青島煉化公司的管網(wǎng)系統(tǒng)，用于煉化生產(chǎn);或者注入加氫站，為當?shù)氐臍淠苤乜?、公交車提供清潔動力?/p>

在青島煉化氫能“產(chǎn)研加”示范園內(nèi)，圍繞海水制氫科研裝置，還有多個與科研項目密切相關的重點項目、重點設施。隨著秦衛(wèi)龍逐一介紹，示范園內(nèi)這條從“光伏發(fā)綠電”到“綠電制綠氫”再到“綠氫就地用”，零碳、綠色的新能源產(chǎn)業(yè)鏈在記者眼中愈加清晰。

示范園水域連通海域，水波蕩漾，水面上一片片深藍色光伏板在陽光下熠熠生輝。裝機規(guī)模7.5 兆瓦的全國首座工廠化全海水環(huán)境漂浮式光伏電站，2025年7月建成投用。示范園內(nèi)，還有一個5.5兆瓦樁基式水面光伏項目，2024年便已投運。一個23兆瓦水面光伏項目已經(jīng)立項，待其建成投運，示范園內(nèi)水面光伏裝機總規(guī)模將達36兆瓦，年發(fā)綠電可達5000萬千瓦時，為綠氫生產(chǎn)提供充足的清潔電力支撐。

示范園內(nèi)，有氫能生產(chǎn)地，也有集散地。這里有加氫“子母站”：山東省“十四五”氫能產(chǎn)業(yè)重大示范試點項目——青島煉化氫能資源基地項目為“加氫母站”，主要產(chǎn)出燃料電池用氫氣，為青島市氫燃料電池車提供用氫來源;氫能加供中心——海河路加氫站為“加氫子站”，這是我國首座“碳中和”加氫站，不僅可為用氫車輛加注氫氣，還能向運氫車輛灌裝氫氣。

依托青島煉化海水制氫科研項目，示范園內(nèi)建設了工業(yè)規(guī)模海水制氫示范項目，著力于推動科研成果落地規(guī)?；?、工業(yè)化運行。

走近海水直接制氫裝置，會發(fā)現(xiàn)它主要由電解槽、輔助系統(tǒng)以及鹽度平衡控制系統(tǒng)構成。與運用純水的制氫裝置相比，它在產(chǎn)出氫氣和氧氣的同時，還多了一些產(chǎn)品。通過材料、設備以及工藝的耦合，可將海水中濃縮的鹽類析出，產(chǎn)出氯化鈉、鈣鹽和鎂鹽等。

“這項科研項目降低了電解水制氫對水質的指標要求，拓展了電解水制氫原料來源，為電解水制氫行業(yè)未來的降本增效提供了新的解決思路。”秦衛(wèi)龍說，不僅如此，科研成果還可應用于工業(yè)含鹽廢水的處理。

我國石油化工、煤化工、電力、印染、制藥、電鍍等行業(yè)工業(yè)含鹽廢水年排放量較高，處理成本高昂。如果海水直接制氫技術拓展應用于工業(yè)含鹽廢水制氫領域，在制氫過程中同步實現(xiàn)廢水高效濃縮，將實現(xiàn)經(jīng)濟效益、環(huán)保效益等多贏。

錨定“雙碳”目標，讓綠氫賦能更多應用場景

目前，青島煉化海水制氫科研項目已更換了新一代電極和極板材料，并計劃今年年底前完成2000小時的穩(wěn)定性試驗，進一步驗證技術的可靠性。

“工業(yè)電解槽的商業(yè)化運行通常要求壽命達到5至8年。因此，距離大規(guī)模商業(yè)化推廣，海水直接制氫仍需進一步開展長期連續(xù)工況驗證試驗，全面評估壽命與經(jīng)濟可行性。”秦衛(wèi)龍說。

要真正實現(xiàn)從試驗場到工業(yè)化生產(chǎn)、規(guī)?；瘓鼍皯?，不光要求技術成熟，還要考慮成本與效益。

通過科研攻關和技術創(chuàng)新，目前示范園內(nèi)綠電制氫生產(chǎn)成本已降至科研項目運轉初期的一半。“海水直接制氫的成本主要依賴于電價成本，示范園內(nèi)實現(xiàn)光伏綠電自給自足，成本較網(wǎng)電至少降低50%。”秦衛(wèi)龍進一步介紹，對工業(yè)化、規(guī)?；G電制氫而言，綠電價格仍存在下降空間，在一定價格區(qū)間內(nèi)，綠電海水制氫的經(jīng)濟性將可與化石能源制氫相匹敵。研發(fā)團隊將持續(xù)優(yōu)化海水電解工藝、提升裝備運行效率，著力通過技術創(chuàng)新和規(guī)?；粩鄩旱椭茪涑杀?，加速海水直接制氫技術的推廣和商業(yè)化應用。

近年來，中國石化青島煉化公司錨定“雙碳”目標，在氫能領域持續(xù)深耕，走出了一條從技術攻堅到產(chǎn)業(yè)落地的創(chuàng)新之路。

幾年前，青島市在西海岸新區(qū)開通了氫能公交示范線，卻面臨“有氫能車，無本地氫源”的困境。中國石化青島煉化公司科研團隊首創(chuàng)化學精制法燃料電池氫生產(chǎn)技術，于2021年8月產(chǎn)出青島市第一車燃料電池氫，實現(xiàn)了“青島的車用上青島的氫”。目前，該公司氫能出廠量累計已達1400噸。

在海河路加氫站，一輛輛氫能公交車緩緩駛入，有序排隊加氫。運氫車輛來到這里，灌裝氫氣后運往青島市內(nèi)和山東省內(nèi)其他城市。這里既是氫能車輛的“補給站”，也是氫能的“集散地”。

秦衛(wèi)龍說，隨著青島煉化海水制氫科研項目的推進，中國石化青島煉化公司計劃將現(xiàn)有加氫站升級為全國首座海水制氫加氫站，助力青島市在全國率先實現(xiàn)綠氫交通、建成綠氫港口。

今年2月6日，500輛氫能共享單車在青島西海岸新區(qū)泊里鎮(zhèn)投入運營。它們外觀與普通電動自行車相似，里面的“心臟”卻截然不同。氫能共享單車運用的是氫燃料電池，加注一次氫氣，續(xù)航可達百公里，一年下來每輛車可減少二氧化碳排放約150千克。收費價格，則與市面上常見的共享單車差不多。氫能共享單車一經(jīng)推出，廣受市民歡迎。據(jù)了解，青島西海岸新區(qū)計劃今年在全區(qū)投放氫能共享單車逾萬輛。

針對氫能共享單車等新興業(yè)態(tài)，中國石化青島煉化公司正推進加氫站升級，擬將其打造成“加氫、充裝、換氫”一體站。升級后，可批量為氫能共享單車更換儲氫瓶。

2026年政府工作報告提出，大力發(fā)展綠色低碳經(jīng)濟，設立國家低碳轉型基金，培育氫能、綠色燃料等新增長點。《中國氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告(2026)》中提到，今年將是我國氫能產(chǎn)業(yè)“量增”與“質變”并舉的一年。在明確的戰(zhàn)略指引下，氫能產(chǎn)業(yè)將在綠氫規(guī)?；a(chǎn)、工業(yè)深度脫碳應用等核心賽道上取得決定性進展。

從交通示范到工業(yè)脫碳，從零碳園區(qū)建設到百姓日常生活，綠氫的消費模式也將加速迭代，發(fā)生更多變化。從向海取氫的技術突破，到制氫成本的持續(xù)下降，未來，隨著海水直接制氫技術真正落地商用，實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，綠氫有望賦能更多應用場景，更加有力推動經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉型。

知識鏈接 | 灰氫 藍氫 綠氫

根據(jù)制備方式不同，氫氣可分為灰氫、藍氫和綠氫。

灰氫是指通過天然氣、石油等化石燃料，經(jīng)過重整或氣化等過程產(chǎn)生的氫氣。由于主要原料天然氣資源豐富且價格低廉，因此灰氫的價格相對較低。但是，灰氫的生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量二氧化碳排放。

藍氫是在灰氫的基礎上，結合碳捕集、利用與封存技術獲取的氫氣。碳捕集和封存技術需要額外的投資和運營成本，因而藍氫的生產(chǎn)成本相對較高。相較于灰氫，藍氫更具環(huán)保優(yōu)勢，被視為一種過渡性的清潔能源。

綠氫是指利用可再生能源(如太陽能、風能等)發(fā)電，通過電解水方式產(chǎn)生的氫氣。其生產(chǎn)過程無碳排放，符合低碳環(huán)保理念。綠氫的生產(chǎn)成本主要受制于電解水技術和可再生能源發(fā)電技術的成本。