每生产1公斤绿氢要消耗9-10公斤淡水，这是全球氢能产业的硬约束，海南大学田新龙团队换了个思路：既然海水里的镁离子会让电极结垢，那干脆让结出的垢变成产品。他们研发的静电排斥电极，在制氢的同时同步提取高纯度氢氧化镁——每公斤氢能“顺带”产出15公斤镁。这套“一电两用、一水双收”的技术已在天然海水中稳定运行超5000小时，相关成果发表于《自然·通讯》。
全球氢能产业正站在一个尴尬的十字路口。
国际能源署《2025年全球氢能评估》数据显示，绿氢平准化成本仍在2.7-11.7美元/千克区间波动。行业通用测算显示，传统水电解制氢每生产1公斤氢气，需消耗9-10公斤高纯度淡水。
这组数字困住了整个产业的想象力，水电解制氢被寄予厚望，但它却要和农业、工业、居民抢水喝，在全球水资源日益紧绷的当下，这条路似乎越走越窄。
直到中国科研团队换了个问问题的方式。
海水里不是只有水
海南大学研究生院副院长、海洋清洁能源创新团队负责人田新龙教授的实验室里，电解槽每天都在运行，这套由海南大学与中国科学院宁波材料技术与工程研究所联合研发的直接电解海水制氢提镁系统，已在天然海水中稳定运行超过5000小时
电极上慢慢积起一层白色沉淀物，这是海水中镁、钙离子在强电化学环境下的“结垢”产物。在我们传统认知里，这是需要被清除的障碍，海水制氢必须先淡化，把镁、钙这些“杂质”除掉，否则电极会在几小时内失活。
而田新龙团队却思考了一个反向的问题：为什么一定要把镁离子当成需要去除的杂质？
海水中镁的储量是陆地资源的数万倍，那层让电极失活的白色沉淀，换个角度看，是高纯度氢氧化镁——阻燃剂、航天材料、医药化工的重要原料，市场价摆在那里。
问题就变成了：能不能让电解反应生成的氢氧化镁顺利析出，同时又不让它赖在电极表面不走？
“不粘锅”式的静电智慧
研究团队花四年时间，最终在电极表面做了一层文章。他们在铂电极上引入特定碘离子，形成一层修饰层，电解过程中，镁离子在阴极附近与氢氧根结合生成氢氧化镁颗粒，传统电极上，这些颗粒会直接附着沉积，像烧水壶里的水垢一样越积越厚。
新型电极的巧妙之处在于：碘离子修饰层与原位生成的氢氧化镁颗粒表面都带负电荷。 同电荷相斥，强烈的静电排斥力让氢氧化镁颗粒无法在电极表面“立足”。它们只能远离电极，以絮状物形态自动脱落，沉淀到溶液中。
这套静电排斥机制，既防住了电极结垢，又实现了氢氧化镁的高效收集。目前，搭载这项技术的工程样机已在天然海水中连续稳定运行超过5000小时。
制氢还能“顺带”赚钱
这项技术最颠覆的部分，藏在市场经济账里。
据团队公开的试验数据，每生产1公斤氢气，可同步提取约15公斤高纯度氢氧化镁，业内小规模试验测算，传统海水淡化后电解制氢综合成本约每公斤30-45元，而新技术的联产模式意味着：制氢的同时，副产品已经值回票价。
通过氢氧化镁的销售收益，有望将净制氢成本降至接近零甚至负值水平， 这个将彻底改写了绿氢的底层逻辑——制氢不再是一个纯粹的能源生产成本中心，而是资源综合开发的价值创造过程。
技术本身的能效优势也很直接。省掉海水淡化环节，按试验数据测算，也意味着省掉占传统路线30%-40%的能耗。常温条件运行，无需复杂的预处理系统和高温高压环境，设备投资和运维门槛都大幅降低。对于空间受限的海上平台，这套高集成度系统几乎是量身定制。
从实验室到海上风电的产业闭环
技术的规模爬坡正在快速推进。研究团队已成功将电极面积从最初的1平方厘米放大到900平方厘米，完成了三个数量级的跨越，基于该技术孵化的海南氢镁科技有限公司已启动中试放大研究。
2025年12月12日，这项由海南大学与中科院宁波材料所联合攻关的成果，在国际顶级期刊 《自然·通讯》 正式发表，论文题为《超疏固铂催化剂用于实现产氢与提镁的长期天然海水电解》，学术界的认可是第一步，更大的动作在产业端。
目前团队正与国家能源集团海南电力有限公司等企业接洽，计划打造全球首个海水制氢提镁实景示范平台。项目选址指向一个非常明确的场景：海上风电平台旁直接建设制氢装置，用可再生能源“就地取材”直接电解海水，构建“绿色电力-绿氢生产-氢氧化镁提取-氢能应用”的完整产业闭环。
如果这个闭环打通之后，海上风电的消纳问题将有了新解法，长距离输电损耗可以省掉，海洋空间实现多重利用——每一度电、每一吨水都在创造复合价值。
海洋不只是“水源地”
这项技术突破的价值，远不止于让绿氢变便宜。
它预示着一个更大的“范式转变”：人类开始从单纯的“海洋能源利用”转向“海洋资源综合开发”。海水不再只是制氢的原料来源，而是多种战略矿产资源的富集载体。
海水中除了镁，还藏着锂、钾、溴、硼、锶、铷、铯。这些元素在新能源电池、电子信息、高端制造、现代农业等领域，都是不可替代的战略资源。传统上，由于海水中浓度过低，商业化提取成本高得离谱。但电解制氢过程本身具有离子富集效应——随着水分子的分解，海水中各种离子的浓度会逐渐升高，为后续资源提取创造了天然条件。
田新龙团队的技术路径，打开了这扇门，镁元素的高效提取只是开始，多元素协同提取工艺已在中国研究团队的路线图里。
对中国而言，这项技术的战略分量尤其重。国家能源局《中国氢能发展报告（2025）》显示，2024年中国氢气生产消费总规模超3650万吨，位居世界第一，但95%以上来自化石燃料制氢。
理论测算显示，若海水绿氢逐步替代化石燃料制氢，规模化应用后每年可减少大量碳排放，减排效益堪比关停数十座百万千瓦级燃煤电厂。
而中国拥有1.8万公里海岸线和300万平方公里专属经济区，近海风能开发潜力超过5亿千瓦，海水、风电、制氢、提矿，四个变量正在碰撞出新的可能性
下一站：海洋能源岛
技术迭代的方向已经清晰。团队正开发非贵金属催化剂，降低电极材料成本；优化电解槽结构设计，提高电流密度和能源转化效率；探索多元素协同提取工艺，实现海水资源的梯级利用。
应用场景也在不断延展。在海南沿海，制取的绿氢可以合成绿色甲醇，为远洋船舶提供清洁动力，氢氧化镁产品进入高端新材料产业链，在阻燃材料、环保处理、医药化工领域兑现价值。
更长远的目光将会投向“海洋能源岛”——一种集成风电、光伏、制氢、储能、资源提取的新型海上基础设施。田新龙团队的技术突破，正在为这个想象提供底层支撑。
从实验室的电极设计，到渤海湾畔的示范平台，再到未来遍布中国近海的能源群岛，这条路径正在被科学家们一步步走通。
海水制氢提镁技术的真正意义，或许在于它证明了一件事：通过科技创新，人类完全能够从海洋中同时获取清洁能源和战略资源。这不是非此即彼的选择题，而是一道可以双赢的综合题。
目前，田新龙带领的“海洋清洁能源创新团队”已集聚包括封苏阳在内的多名青年科研骨干，持续推进海水制氢提镁技术的产业化进程。当产业界把目光投向那片深蓝时，田新龙和他的团队已经给出了第一份解题思路。
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