向海取氢
探访我国首个工厂化海水制氢科研项目
重要论述
要推动量子科技、生物制造、氢能和核聚变能、脑机接口、具身智能、第六代移动通信等成为新的经济增长点。这些领域是“十五五”时期我国未来产业发展的主攻方向，要聚焦发力、精准施策，确保取得明显进展。
编者按：“十五五”时期是我国加快构建新型能源体系和实现碳达峰目标的关键期。“十五五”规划纲要提出，“深入实施能源安全新战略，加快构建清洁低碳安全高效的新型能源体系，建设能源强国”。同时，在瞄准世界科技前沿强化系统布局实施科技战略部署、加快战略性新兴产业发展等方面，“十五五”规划纲要都提到了新能源。聚焦建设能源强国，我们即日起推出“向新向绿向未来”系列报道，展现相关科技创新成果、重点工程建设成就、高端装备应用实践。
中央纪委国家监委网站 初英杰 通讯员 刘强
青岛炼化海水制氢科研装置（近景）。刘强 摄
我国首座工厂化全海水环境漂浮式光伏电站。刘强 摄
全国首座“碳中和”加氢站。刘强 摄
中国石化青岛炼化公司技术人员对海水制氢科研装置进行调试。 刘强 摄
在黄海之滨的青岛西海岸新区，中国石化青岛炼油化工有限责任公司（简称中国石化青岛炼化公司）氢能“产研加”示范园内，我国首个工厂化海水制氢科研项目——青岛炼化海水制氢科研项目正在稳定运转。海上光伏发出的绿电驱动电解槽，将通过管道源源不断流入的海水分解成氢气和氧气。
今年3月，这一项目完成了累计1000小时的稳定运行，具备了从科研成果向规模化绿氢生产转化的落地条件，标志着我国海水直接制氢技术向产业化迈出了关键一步。目前，研究团队正在紧锣密鼓开展工业示范研究，加速海水直接制氢技术的工业化进程。
海水直接制氢，从技术攻坚到产业落地，背后需要攻克哪些难关？“光伏发绿电、绿电制绿氢、绿氢就地用”的探索，将为产业发展、百姓生活带来哪些变化？
破解世界难题，海水不经淡化直接电解制氢
氢能，是指氢和氧进行化学反应所释放出的化学能，唯一排放物是水，被誉为“21世纪终极能源”。它带有能源和原料双重属性，是构建清洁低碳安全高效新型能源体系、实现“双碳”目标的重要支撑。
数据显示，我国氢能全年生产消费规模已超3650万吨，占全球总产量的36.6%，连续多年位居世界第一。随着“十五五”规划纲要明确将氢能纳入未来产业重点培育方向，绿氢需求将持续攀升。
“目前我国氢能主要来自化石燃料制备，但制备过程碳排放量较高。”中国石化青岛炼化公司炼油工艺专家、氢能相关项目负责人秦卫龙说。
利用太阳能、风能等可再生能源发电，通过电解水方式制取的绿氢，制备过程零碳排放，是氢能发展的未来方向。然而，传统的电解水制氢方式，高度依赖高清洁度的淡水资源。每制取1千克氢气，理论上大约需消耗9千克水。淡水资源的稀缺，制约了绿氢产业规模化发展。
解决“淡水依赖症”，科技工作者们将目光转向大海。海上风光绿电资源丰富，海水取之不尽、用之不竭，为海水电解制氢提供了近乎无限的电能和原料，应用前景广阔。
然而，用海水直接制氢，说起来简单做起来难。
在中国石化青岛炼化公司发展规划高级专家、青岛炼化海水制氢科研项目负责人梁峰看来，海水直接制氢，难点在于“制”，更在于“稳”。海水中含有约3.5%的盐分，还有多种微量元素、微生物和悬浮物等，腐蚀性强，易结垢沉积。在这样的环境中，传统电解设备制氢难，要想长期稳定运行也难。
如何在复杂海水环境下实现稳定、高效制氢，是一道困扰科研人员多年的世界级难题。据秦卫龙介绍，国外海水直接电解制氢技术目前尚处于研发阶段，示范类项目基本采用“海水淡化+传统制氢”耦合方式。
如果不淡化海水，能否通过运用耐腐蚀、高活性的电极、极板材料，来实现直接制氢？中国石化青岛炼化公司与大连石油化工研究院联合组建攻关团队，向着这一目标奋力攀登。
攀登路上，要闯过一道道难关。秦卫龙介绍，研发初期，团队直面海水中杂质多，存在腐蚀、副反应等问题，研发出新型高定向选择电极材料，通过在催化剂表面构建“防护罩”，来解决杂质离子带来的种种难题。研发后期，团队人员发现，电解制备过程中，随着水不断消耗，盐类累积问题凸显，威胁制氢装置长周期平稳运转。他们开发电解液离子平衡工艺，将盐类以产品形式产出，不仅消除了安全隐患、提升了制氢效率，还提高了经济性。
就这样，研发团队坚守在科研项目现场，解决一个又一个难题，调试一个又一个参数，突破了耐氯电极技术、高性能极板设计以及海水循环系统等关键技术，解决了世界级难题。经过他们的努力，2024年12月，青岛炼化海水制氢科研项目建成国内首个工厂化海水直接制氢科研装置并投入运行。
运用工厂化模式，形成零碳绿色的新能源产业链
有的科研项目会采取在实验室开展小试或中试的方式，来进行科研成果量产前的试验。而青岛炼化海水制氢科研项目采用的是“工厂化海水制氢”模式，直接在石化园区开展试验。
这一模式的最大特点在于，制氢装置的原料来源、产品去向等，都与工厂日常生产紧密相关。该科研项目在青岛炼化氢能“产研加”示范园实施，这是一个集氢能生产、研发和加注等于一体的综合性平台。科研项目所用海水来自园区附近海域，电能是海上及园区屋顶光伏电站生产的绿电，绿氢产品在园区内便可就地应用。
在这一模式下，大规模的长周期试验得以开展。该科研项目的电解槽用电功率达百千瓦级，每小时可生产绿氢20标准立方米。这些氢气完全符合国标要求，可以直接并入中国石化青岛炼化公司的管网系统，用于炼化生产；或者注入加氢站，为当地的氢能重卡、公交车提供清洁动力。
在青岛炼化氢能“产研加”示范园内，围绕海水制氢科研装置，还有多个与科研项目密切相关的重点项目、重点设施。随着秦卫龙逐一介绍，示范园内这条从“光伏发绿电”到“绿电制绿氢”再到“绿氢就地用”，零碳、绿色的新能源产业链在记者眼中愈加清晰。
示范园水域连通海域，水波荡漾，水面上一片片深蓝色光伏板在阳光下熠熠生辉。装机规模7.5 兆瓦的全国首座工厂化全海水环境漂浮式光伏电站，2025年7月建成投用。示范园内，还有一个5.5兆瓦桩基式水面光伏项目，2024年便已投运。一个23兆瓦水面光伏项目已经立项，待其建成投运，示范园内水面光伏装机总规模将达36兆瓦，年发绿电可达5000万千瓦时，为绿氢生产提供充足的清洁电力支撑。
示范园内，有氢能生产地，也有集散地。这里有加氢“子母站”：山东省“十四五”氢能产业重大示范试点项目——青岛炼化氢能资源基地项目为“加氢母站”，主要产出燃料电池用氢气，为青岛市氢燃料电池车提供用氢来源；氢能加供中心——海河路加氢站为“加氢子站”，这是我国首座“碳中和”加氢站，不仅可为用氢车辆加注氢气，还能向运氢车辆灌装氢气。
依托青岛炼化海水制氢科研项目，示范园内建设了工业规模海水制氢示范项目，着力于推动科研成果落地规模化、工业化运行。
走近海水直接制氢装置，会发现它主要由电解槽、辅助系统以及盐度平衡控制系统构成。与运用纯水的制氢装置相比，它在产出氢气和氧气的同时，还多了一些产品。通过材料、设备以及工艺的耦合，可将海水中浓缩的盐类析出，产出氯化钠、钙盐和镁盐等。
“这项科研项目降低了电解水制氢对水质的指标要求，拓展了电解水制氢原料来源，为电解水制氢行业未来的降本增效提供了新的解决思路。”秦卫龙说，不仅如此，科研成果还可应用于工业含盐废水的处理。
我国石油化工、煤化工、电力、印染、制药、电镀等行业工业含盐废水年排放量较高，处理成本高昂。如果海水直接制氢技术拓展应用于工业含盐废水制氢领域，在制氢过程中同步实现废水高效浓缩，将实现经济效益、环保效益等多赢。
锚定“双碳”目标，让绿氢赋能更多应用场景
目前，青岛炼化海水制氢科研项目已更换了新一代电极和极板材料，并计划今年年底前完成2000小时的稳定性试验，进一步验证技术的可靠性。
“工业电解槽的商业化运行通常要求寿命达到5至8年。因此，距离大规模商业化推广，海水直接制氢仍需进一步开展长期连续工况验证试验，全面评估寿命与经济可行性。”秦卫龙说。
要真正实现从试验场到工业化生产、规模化场景应用，不光要求技术成熟，还要考虑成本与效益。
通过科研攻关和技术创新，目前示范园内绿电制氢生产成本已降至科研项目运转初期的一半。“海水直接制氢的成本主要依赖于电价成本，示范园内实现光伏绿电自给自足，成本较网电至少降低50%。”秦卫龙进一步介绍，对工业化、规模化绿电制氢而言，绿电价格仍存在下降空间，在一定价格区间内，绿电海水制氢的经济性将可与化石能源制氢相匹敌。研发团队将持续优化海水电解工艺、提升装备运行效率，着力通过技术创新和规模化效应不断压低制氢成本，加速海水直接制氢技术的推广和商业化应用。
近年来，中国石化青岛炼化公司锚定“双碳”目标，在氢能领域持续深耕，走出了一条从技术攻坚到产业落地的创新之路。
几年前，青岛市在西海岸新区开通了氢能公交示范线，却面临“有氢能车，无本地氢源”的困境。中国石化青岛炼化公司科研团队首创化学精制法燃料电池氢生产技术，于2021年8月产出青岛市第一车燃料电池氢，实现了“青岛的车用上青岛的氢”。目前，该公司氢能出厂量累计已达1400吨。
在海河路加氢站，一辆辆氢能公交车缓缓驶入，有序排队加氢。运氢车辆来到这里，灌装氢气后运往青岛市内和山东省内其他城市。这里既是氢能车辆的“补给站”，也是氢能的“集散地”。
秦卫龙说，随着青岛炼化海水制氢科研项目的推进，中国石化青岛炼化公司计划将现有加氢站升级为全国首座海水制氢加氢站，助力青岛市在全国率先实现绿氢交通、建成绿氢港口。
今年2月6日，500辆氢能共享单车在青岛西海岸新区泊里镇投入运营。它们外观与普通电动自行车相似，里面的“心脏”却截然不同。氢能共享单车运用的是氢燃料电池，加注一次氢气，续航可达百公里，一年下来每辆车可减少二氧化碳排放约150千克。收费价格，则与市面上常见的共享单车差不多。氢能共享单车一经推出，广受市民欢迎。据了解，青岛西海岸新区计划今年在全区投放氢能共享单车逾万辆。
针对氢能共享单车等新兴业态，中国石化青岛炼化公司正推进加氢站升级，拟将其打造成“加氢、充装、换氢”一体站。升级后，可批量为氢能共享单车更换储氢瓶。
2026年政府工作报告提出，大力发展绿色低碳经济，设立国家低碳转型基金，培育氢能、绿色燃料等新增长点。《中国氢能与燃料电池产业发展研究报告（2026）》中提到，今年将是我国氢能产业“量增”与“质变”并举的一年。在明确的战略指引下，氢能产业将在绿氢规模化生产、工业深度脱碳应用等核心赛道上取得决定性进展。
从交通示范到工业脱碳，从零碳园区建设到百姓日常生活，绿氢的消费模式也将加速迭代，发生更多变化。从向海取氢的技术突破，到制氢成本的持续下降，未来，随着海水直接制氢技术真正落地商用，实现规模化生产，绿氢有望赋能更多应用场景，更加有力推动经济社会发展全面绿色转型。
知识链接 | 灰氢 蓝氢 绿氢
根据制备方式不同，氢气可分为灰氢、蓝氢和绿氢。
灰氢是指通过天然气、石油等化石燃料，经过重整或气化等过程产生的氢气。由于主要原料天然气资源丰富且价格低廉，因此灰氢的价格相对较低。但是，灰氢的生产过程中会产生大量二氧化碳排放。
蓝氢是在灰氢的基础上，结合碳捕集、利用与封存技术获取的氢气。碳捕集和封存技术需要额外的投资和运营成本，因而蓝氢的生产成本相对较高。相较于灰氢，蓝氢更具环保优势，被视为一种过渡性的清洁能源。
绿氢是指利用可再生能源（如太阳能、风能等）发电，通过电解水方式产生的氢气。其生产过程无碳排放，符合低碳环保理念。绿氢的生产成本主要受制于电解水技术和可再生能源发电技术的成本。
中国企业新闻网摘编：亓淦玉 |
