2016年6月，海军研究实验室材料技术分部获得了其电解离子交换模块（e-cem）的专利，该模块可从海水中分离二氧化碳和氢气，随后合成可用作燃油的碳氢化合物。美国海军研究实验室正在开展更大规模、更高效率的海水制取燃油试验，这种方式获得的燃油仍还需很长时间才能用于舰艇或飞机的燃料补给。研究人员称，第二代更大规模的电解离子交换模块的效率更高，已将海水合成燃油产量大幅提高至每天1加仑，比第一代系统提高了40倍。美国海军研究实验室称，已经与一家企业合作试验了第二代海水制取燃油系统的合成燃油催化剂。希望至今年年底，可在基韦斯特开展联合试验。
“海水制取燃油”是指从海水中提取二氧化碳和氢气，然后将二者组成的混合气体转化为液体碳氢燃料的技术。二氧化碳是在空气和海水中都大量存在的一种气体资源，但二氧化碳在海水中的浓度为100毫克/升，相当于其在空气中浓度的140倍。海水中的二氧化碳气体2%～3%以碳酸的形式存在，1%以碳酸盐的形式存在，96%～97%则是以碳酸氢盐的形式存在。这意味着普通的海水有可能变成一种储量极丰的战略资源，而海水制取燃油技术一旦成熟和应用，或将成为一项改变未来战争规则的颠覆性技术。
一、发展现状
海水制取燃油技术是美国海军研究实验室（nrl）在“海军预备项目”下开发的一项重要技术，旨在通过对海水制取燃油的演示验证，为美国海军未来后勤燃料补给寻求一种可行的技术手段。
为此，nrl开发出一种电解阳离子交换模块（e-cem），该装置专门用于从海水中获取二氧化碳，可将海水中92%的二氧化碳提取出来，相比从空气中提取二氧化碳更加便捷与高效，见下图。
图 e-cem碳捕获装置
“海水制取燃油”工艺可以概括为两个步骤：
（1）提取海水中的二氧化碳和氢气
这项技术简单来讲就是将海水流经特制的电池，在电池阴、阳极电解分离的过程中使海水酸化，并首先产生氢气和氢氧化钠。氢氧化钠再被加入酸化的海水中，在中和酸性海水的同时产生二氧化碳。
（2）催化混合气体
将二氧化碳与氢气输入到含有铁基催化剂的加热反应器中，借助海军研究局开发的“气转液”（gtl）先进合成工艺，首先利用铁基催化剂将60%以上的二氧化碳气体转化为分子链更长的不饱和烃（烯烃），同时在此过程中控制副产品甲烷的产生，然后通过可控聚合反应将二氧化碳与氢气的混合气体转化为碳链中含有9～16个碳原子的液态烃，即可以替代传统燃油的新型碳氢燃料，而且该燃料的色泽和气味与传统燃油并无差异。
“海水燃油”整个提取和转化过程中无需添加任何化学物质，是一种零污染的清洁能源。而且，二氧化碳和氢气在转化为碳氢燃料过程中附带产生了大量淡水和热能等副产品，也能一定程度上减轻舰艇的后勤压力。
2014年4月，美国海军研究实验室（nrl）官方网站宣布，该实验室已首次成功完成从海水中制取燃料的演示试验，利用制取的燃料成功驱动红尾飞行中队p-51“野马”战斗机的缩小版模型样机完成试飞。试飞的飞机采用无线电遥控方式，动力装置采用一台二冲程内燃发动机。本次试验取得成功，表明美国海军“海水制取燃油”项目不仅在概念原理上是可行的，而且在制取技术和实际应用中也完全能够满足海军的需求，标志着这项被美海军称为“可改变战局”的技术即将从实验室走向应用。
2016年6月，海军研究实验室材料技术分部获得了其电解离子交换模块（e-cem）的专利，该模块可从海水中分离二氧化碳和氢气，随后合成可用作燃油的碳氢化合物。海军后备队司令（同时也是专利的申请人之一）称，在舰上利用海水为战斗群制备一定比例的燃油，将有效缩短舰艇燃料补给的间隔时间。减少后勤燃油补给的尾巴将保证海军的能源安全和能源独立性，同时减少环境污染。美国海军研究实验室正在开展更大规模、更高效率的海水制取燃油试验，这种方式获得的燃油仍还需很长时间才能用于舰艇或飞机的燃料补给。研究人员称，第二代更大规模的电解离子交换模块的效率更高，已将海水合成燃油产量大幅提高至每天1加仑，比第一代系统提高了40倍。美国海军研究实验室称，已经与一家企业合作试验了第二代海水制取燃油系统的合成燃油催化剂。希望至今年年底，可在基韦斯特开展联合试验。
尽管该技术已获重大突破，但商业化应用至少还需7～10年时间，制约技术发展的因素主要是海水处理量和处理速度之间难以协调以及制取成本居高不下。
二、发展趋势
“海水燃油”未来的重点发展方向是进一步提高各工艺环节的工作效率以及降低制取成本。根据现有研究成果，获取同等能量所需处理的海水量远远超过目前实际的处理速度。例如，每升柴油完全燃烧所得二氧化碳的总质量约为2.68千克，每升水的二氧化碳含量为100毫克，加上实验室92%的提取率，即需要处理约29.1立方米海水才能获得相当于1升柴油的动力。而一般海军驱逐舰每小时的耗油量最少在4吨左右，也就是说如果舰艇完全依靠海水转化燃料来提供能源的话，每小时需要转化约12万吨海水，而二氧化碳与氢气合成碳氢燃料的催化反应时间较长，再加之舰艇载重有限，要完成如此规模的海水转化，目前的技术水平还存在很大差距。此外，根据美国国防后勤局2013财年公布的数字显示，jp-5航空燃油的价格约为3.75美元/加仑，而“海水燃油”未来预计的成本在3～6美元/加仑之间，相比之下后者的成本优势并不明显。
三、应用前景
“海水燃油”未来将能够完全通用于各类舰艇和飞机的发动机，而无需将现有装备进行二次改造。但总的来看，“海水燃油”短期内还不太可能替代传统燃油作为水面舰艇和舰载机的主要动力能源。今后，随着该技术伟博体育的合作伙伴的增多，以及商业化程度的提高，其应用领域将会不断扩大。
nrl的e-cem装置目前仅是一台实验室样机，科研人员下一步的目标是希望通过增加e-cem模块和反应器的数量、增大反应器的容积等途径，进一步验证“海水燃油”的量产工艺。另外，在未来建立大规模海上燃油转化设施之前，美海军计划首先建立一套远程陆基试验设施以验证海基设施的可行性。
随着“海水燃油”技术的突破，美军舰艇未来可以不再依赖油料补给舰进行补给，而在海上自产燃料，这将极大拓展美海军在远海的行动范围，改变海军后勤保障的传统定义。