在綠氫生產(chǎn)對純水的剛性需求與全球清潔水資源分布不均的現(xiàn)實矛盾下，海水電解制氫技術展現(xiàn)出顯著應用潛力。然而，該領域始終存在核心技術路線分歧：是采用直接電解工藝，還是通過淡化預處理后再行電解？盡管直接電解技術已取得階段性進展，但國內(nèi)外關于兩種路徑的技術經(jīng)濟性爭論持續(xù)升溫。

一、純水約束與海水潛力：

水電解技術為可再生能源轉(zhuǎn)化提供了可持續(xù)路徑，其產(chǎn)物氫氣可廣泛應用于交通動力、區(qū)域供暖及能源存儲等領域。當前研究聚焦于液態(tài)堿性電解槽與聚合物電解質(zhì)膜（PEM）電解槽的性能優(yōu)化，但市場現(xiàn)有電解設備均存在共性技術約束——需以飲用水級水質(zhì)為原料，并通過配套凈化系統(tǒng)制備高純度去離子水，這是保障設備長期穩(wěn)定運行的核心前提。

電解制氫對超純水的依賴已成為制約技術推廣的關鍵瓶頸，在水資源匱乏地區(qū)這一矛盾尤為突出。數(shù)據(jù)顯示，海水占全球水資源總量的96%以上，這促使學界探索跳過純水制備環(huán)節(jié)，直接實現(xiàn)海水電解制氫的可能性。

從技術應用現(xiàn)狀看，商用電解槽對進水水質(zhì)的嚴苛要求，不僅使預處理系統(tǒng)成本占比攀升，更限制了電解技術的分散化部署，與氫經(jīng)濟“能源系統(tǒng)去中心化”的核心發(fā)展理念形成沖突——若水源無法實現(xiàn)本地化供應，技術分散化應用將無從談起。因此，開發(fā)適用于海水或低品質(zhì)地表水（無需深度凈化）的催化劑、功能膜及電解槽系統(tǒng)，已成為該領域的研究熱點（見圖1）。

圖1：海水電解科學技術文獻的興起浪潮

二、一步法與兩步法：

直接電解海水技術表面具有顯著吸引力，其核心優(yōu)勢在于規(guī)避淡化廠等配套基礎設施的建設需求。但海水成分復雜，其中高濃度氯離子、微生物及懸浮顆粒物等，會導致催化選擇性下降、電極腐蝕及膜組件生物污堵等問題，技術挑戰(zhàn)突出。近期《能源與環(huán)境科學》期刊的綜述研究提出關鍵命題：直接海水電解的成本效益是否足以支撐技術攻關的資源投入。

該刊同期研究對比了直接海水電解（一步法）與“反滲透淡化+純水電解”（兩步法）的經(jīng)濟性差異（見圖2）。基于當前反滲透技術的效率參數(shù)與成本結(jié)構(gòu)，分析顯示：海水淡化環(huán)節(jié)的資本與運營成本在純水電解總成本中的占比極低。這似乎表明，在已建成淡化設施的場景下，直接電解技術不具備經(jīng)濟優(yōu)勢。

圖2. 海水制氫的兩種技術路徑。左側(cè)：通過單一裝置實現(xiàn)海水直接（一步法）電解；右側(cè)：采用兩步法工藝，先在反滲透裝置中凈化海水再進行電解

需注意的是，技術成熟度差異可能導致測算偏差：反滲透技術已進入規(guī)模化應用階段，而直接海水電解尚處于研發(fā)攻堅期，兩者資本支出的可比性受限。隨著電解槽設計優(yōu)化與規(guī)模效應顯現(xiàn)，成本差距有望逐步縮小。此外，電化學特性差異決定了現(xiàn)有成熟水電解槽難以直接適配海水電解場景，專用設備開發(fā)是必經(jīng)之路。

三、AEM電解槽：

陰離子交換膜（AEM）電解槽的出現(xiàn)為直接海水電解提供了新可能。該技術無需貴金屬催化劑（PEM電解槽的主要成本構(gòu)成），同時保留了PEM設備的高電流密度、快速響應等優(yōu)勢。實驗數(shù)據(jù)顯示，商業(yè)AEM可耐受進水碳酸鹽濃度達到或超過海水水平，部分催化劑在氯離子存在環(huán)境下仍能保持較高活性，有望突破直接海水電解的核心技術障礙。

當前經(jīng)濟性分析對技術路線選擇具有指導意義，但需動態(tài)更新——隨著AEM等新技術的成熟，成本測算模型將發(fā)生顯著變化。值得關注的是，反滲透技術的規(guī)模效應明顯，其設備通常為日處理量1-100萬立方米的大型裝置，而商用電解槽單套規(guī)模多為10兆瓦級（日均耗水約125立方米），兩者規(guī)模不匹配問題突出。因此，為間歇性、小規(guī)模分散式制氫場景配套專用淡化設施的經(jīng)濟性，仍需進一步論證。

從應用場景看，海水電解在海運業(yè)及離岸風電制氫領域具有特殊價值。技術經(jīng)濟模型顯示，當離岸風電距離海岸超過40-50公里時，現(xiàn)場制氫再運輸?shù)木C合成本低于電力直接輸送。此類場景對設備占地面積敏感度高，而集成化一步法系統(tǒng)可減少安全防護距離，在空間約束條件下展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。

四、動態(tài)適配：

綜合現(xiàn)有研究結(jié)論，當前分析傳遞明確信號：淡水可獲得性不應成為制約綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。在大型集中式制氫場景中，基于成熟PEM與堿性電解技術的兩步法工藝，在能耗控制與經(jīng)濟性方面更具優(yōu)勢。但技術選擇需避免“一刀切”，裝置規(guī)模與區(qū)位條件是評估海水電解路徑可行性的核心變量。

直接海水電解的基礎研究仍具戰(zhàn)略價值：其技術突破不僅可解決海水直接利用問題，更能為低品質(zhì)水源電解提供雜質(zhì)調(diào)控方案，積累的水質(zhì)適配性數(shù)據(jù)將推動整個電解領域的技術進步。