位于海南省海口市的海南大學協同創新中心實驗室內，一臺約半人高的銀灰色設備正在平穩運行。沒有復雜的預處理系統，一根管子直接連著天然海水。隨著電流接通，透過視窗可以清晰地看到：一邊咕嘟咕嘟冒氣泡——氫氣不斷生成;另一邊，白色的絮狀物緩緩沉淀——這是高純度氫氧化鎂持續析出。

這臺天然海水制氫提鎂工程樣機，已經在天然海水環境中連續穩定運行超過5000個小時。

“過去，氫氣是主角，雜質是廢料;如今，原來被視為‘廢料’的沉淀物變成了具有高附加值的礦產資源。”海南大學海洋清潔能源創新團隊負責人田新龍教授說。

該團隊聯合中國科學院寧波材料技術與工程研究所，在直接電解天然海水制氫技術上取得突破性進展，實現“一電兩用、一水雙收”。相關成果發表在國際期刊《自然·通訊》上。這一成果，為解決全球綠氫生產成本高昂、淡水資源消耗大的難題，提供了中國方案。

傳統的電解水技術高度依賴高純度淡水，若直接電解海水，其中復雜的離子成分，尤其是高濃度的鎂、鈣離子，會成為破壞設備的“元兇”。“就好比家里的燒水壺，時間久了壺底會結一層厚厚的水垢。”團隊成員封蘇陽介紹，“在電解海水的過程中，這種‘結垢’現象更明顯。鎂離子會在電極表面迅速形成沉淀，短短幾小時就能讓電極失活，導致整個系統癱瘓。”

為了應對“結垢”，業界主流方案是“先淡化，后制氫”，即先把海水變成純凈水再電解。這種方案工藝流程長、設備成本高，導致綠氫價格居高不下。

“為什么要把海水里的鎂離子‘趕走’，而不是收集起來?”面對電極上厚厚的白色沉淀，田新龍看到了轉機：海水中鎂離子儲量是陸地的數萬倍，而氫氧化鎂是阻燃劑、航天材料的重要原料，市場價值較高。何不因勢利導，將制氫和“提礦”結合起來?

“提礦”的難點在于如何讓鎂離子析出，卻又不附著在電極表面。歷經4年攻關，團隊研發出一種新型電極材料。“我們在鉑電極表面添加了特定的碘離子，利用靜電排斥力的原理，給電極穿上了一層‘防護服’。”封蘇陽介紹，電解反應中生成的氫氧化鎂無法在電極表面立足，只能遠離電極，呈絮狀自動脫落沉淀。

技術走通了，經濟成本劃算嗎?在實驗室的展示臺上，一瓶瓶白色粉末引人注目，這是經過提純后的氫氧化鎂，純度可達99%以上。“以前生產1公斤氫氣往往需要幾十元的成本。使用新技術后，每生產1公斤氫氣，理論上可以聯產約15公斤的高純度氫氧化鎂。”田新龍說，“通過‘一電兩用’，提取鎂產品的收益，基本可以覆蓋制氫的成本。”此外，這項技術在常溫天然海水中即可進行，大大降低了工程應用的門檻。

從1平方厘米的微小電極片，到如今900平方厘米的大尺寸電極;從實驗室的瓶瓶罐罐，到正在攻關的更大功率工程樣機……在海南大學協同創新中心實驗室里，“一電兩用、一水雙收”逐漸從圖紙走向現實。

“我們將利用海上風電提供綠電，‘就地取材’直接電解海水。”談及未來，團隊充滿信心：制取的綠氫可以合成綠色甲醇為洋浦港的遠洋船舶提供清潔動力;而聯產的高純度氫氧化鎂，則有望在高端新材料產業鏈中發揮效用。