一、案例背景
1.1 全球能源转型与氢能产业的战略机遇
在全球碳中和目标驱动下，氢能作为清洁能源的重要载体，正成为各国能源战略布局的焦点。据国际氢能委员会预测，到2050年，全球氢能市场规模将达到2.5万亿美元，氢能将贡献全球能源需求的18%左右。绿氢（通过可再生能源电解水制取的氢气）因其全生命周期零碳排放的特性，被视为氢能产业的终极方向。
然而，绿氢的大规模推广面临一个核心瓶颈：成本。目前，绿氢的生产成本约为每公斤3-6美元，远高于灰氢（化石燃料制氢）的每公斤1-2美元。降低电解水制氢的成本，成为全球科研机构和能源企业竞相攻关的方向。
在技术路线上，电解水制氢主要分为三条路径：碱性电解（ALK）、质子交换膜电解（PEM）和固体氧化物电解（SOE）。这三种路径均以高纯度淡水为原料，而淡水资源的稀缺性构成了绿氢大规模扩张的隐性约束。据联合国数据，全球约有20亿人面临淡水短缺，到2030年全球淡水缺口预计将达到40%。在此背景下，”海水直接电解制氢”成为极具吸引力的技术方向——海洋覆盖地球表面的71%，海水资源近乎无限。
但海水直接电解面临一个根本性难题：海水中的氯离子、镁离子、钙离子等会在电解过程中产生沉淀物（如氢氧化镁），堵塞电极和隔膜，导致电解效率急剧下降甚至系统失效。传统解决方案是先对海水进行淡化预处理，但这大幅增加了制氢成本和系统复杂度。
1.2 中国科学院理化技术研究所的组织概况
中国科学院理化技术研究所（以下简称”理化所”）成立于1999年，由原中国科学院感光化学研究所、低温技术实验中心等机构整合而成，是中国科学院下属的以技术创新和成果转化见长的研究机构。理化所现有职工约800人，其中中国科学院院士2人、研究员及正高级工程师近百人，设有低温科学与技术全国重点实验室等多个国家级科研平台。
理化所在低温工程、光化学、功能材料等领域具有深厚积累。近年来，理化所将新能源技术作为重点布局方向之一，在氢能领域组建了跨学科研究团队，涵盖电化学、催化化学、低温工程、材料科学等多个学科背景。
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