隨著未來海上風電技術的進一步發(fā)展和上網(wǎng)電價下降，海水直接制氫成本有望低于煤制灰氫成本，預計可帶動數(shù)百億元級氫能產(chǎn)業(yè)鏈！

文／NE-SALON新能薈小編團

就在昨日，經(jīng)中國工程院專家組現(xiàn)場考察后確認，東方電氣集團與深圳大學/四川大學謝和平院士團隊聯(lián)合開展的全球首次海上風電無淡化海水直接電解制氫技術海上中試在福建興化灣海上風電場獲得成功。

眾所周知，在傳統(tǒng)能源日益枯竭之時，大力發(fā)展氫能，越來越成為全球各個國家的策略。氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源，能幫助可再生能源大規(guī)模消納，實現(xiàn)電網(wǎng)大規(guī)模調(diào)峰和跨季節(jié)、跨地域儲能，加速推進工業(yè)、建筑、交通等領域的低碳化。

一直以來，電解水制氫是獲得氫的主要手段。據(jù)公開資料顯示，全球水資源，海水占97.5％，淡水占2.5％，在這2.5％中，又有87％是人類難以利用的兩極冰蓋、冰川、冰雪。

因此，海水可以稱得上地球上最大的氫庫。如果能實現(xiàn)海水直接制氫氣，將極大程度地解決能源危機問題。然而，海水成分非常復雜（包含92種化學元素），還含有大量微生物和懸浮顆粒，導致有害腐蝕性和毒性、催化劑失活、電解效率低等諸多技術瓶頸與挑戰(zhàn)。

目前，海水制氫的方法是將海水先淡化，然后再進行電解制氫。該類技術嚴重依賴大規(guī)模淡化設備，工藝流程復雜且占用大量土地資源，進一步推高了制氫成本與工程建設難度。如果，能實現(xiàn)海水直接制氫，那前景該有多么光明��！全世界最頂尖科學家圍繞這個問題已經(jīng)進行了近半個世紀的研究，但始終無法得到實質(zhì)性的突破，可規(guī)�；�的高效穩(wěn)定海水直接電解制氫原理與技術仍是世界空白。然而，2022年11月，Nature的一篇文章，徹底震驚了學術圈———海水直接電解制氫，成了！

這一成果來自中國工程院院士----謝和平！謝和平何許人也？中國著名力學與能源工程專家，曾任中國礦業(yè)大學、四川大學校長，現(xiàn)在是深圳大學特聘教授，深圳大學深地科學與綠色能源研究院院長。國務院學位委員會委員，中國科學技術協(xié)會常委。國家重點研發(fā)計劃“深部巖體力學與開采理論”項目負責人。

在他的帶領下，深圳大學/四川大學博士團隊首次從物理力學與電化學相結(jié)合的全新思路，建立了相變遷移驅(qū)動的海水無淡化原位直接電解制氫全新原理與技術，另辟蹊徑，徹底隔絕海水離子同時實現(xiàn)了無淡化過程、無副反應、無額外能耗的高效海水原位直接電解制氫技術突破。該成果通過將分子擴散、界面相平衡等物理力學過程與電化學反應巧妙結(jié)合，建立了相變遷移驅(qū)動的海水直接電解制氫理論模型，形成了電化學反應協(xié)同海水遷移的動態(tài)自調(diào)節(jié)穩(wěn)定電解制氫方法，大大降低了海水的腐蝕性。這一成果也被評為2022年中國科學十大進展。

根據(jù)記者采訪，2018年，63歲的謝和平卸任四川大學校長后，來到深圳大學在深圳，謝和平一待就是5年，他表示，是深圳濱海清澈的海水，給了他海水制氫的啟發(fā)。

在論文發(fā)表后僅僅16天，東方電氣便專項投入3000萬元研發(fā)經(jīng)費，并與謝和平院士團隊聯(lián)盟合作，共同推進海水無淡化原位直接電解制氫產(chǎn)業(yè)化推廣應用。

本次東方電氣與謝和平院士團隊在福建省福清縣開展的1.2 Nm3 H2/h 的海水無淡化原位直接電解制氫海上示范，利用東方電氣興化灣58號10MW大型風力發(fā)電機供能，配備28kW輸出功率的儲能系統(tǒng)，實現(xiàn)了長達10天的穩(wěn)定制氫，法拉第效率近乎100%，能耗、實驗效果與實驗室環(huán)境下的制氫效果相當。由第三方技術檢測機構（四川質(zhì)檢院）的檢測數(shù)據(jù)表明：本次海試制氫規(guī)模達1.3 Nm3 H2/h，達到并超出設計值；電解能耗為5 kWh/Nm3 H2；在3-8級海風、0.3-0.9米浪高的真實海洋環(huán)境下連續(xù)穩(wěn)定運行10天后海水雜質(zhì)離子阻隔率仍然高達99.99%以上（與純凈水直接電解制氫效果相當），制氫純度達到99.9% - 99.99%，穩(wěn)定性良好。這一成果，也為《Nature》頂刊發(fā)表的前沿成果盡快“走出實驗室，走向產(chǎn)業(yè)化”探索了一條全新路徑。

謝和平院士表示，通過將取之不盡的海水資源直接制氫，并結(jié)合海上風電技術，將改變未來全球的能源開發(fā)路徑。

海試組織方東方電氣（福建）創(chuàng)新研究院有限公司執(zhí)行董事、總經(jīng)理劉泰生說：“更值得期待的是，除了海水，此項目的原理和技術還可應用于油田采油廢水、工業(yè)廢水、火電廠廢水、城市生活廢水等非淡水直接電解制氫�！皯�用范圍廣泛，市場空間巨大，預計可帶動數(shù)百億元級氫能產(chǎn)業(yè)鏈。”

本原理技術成本是海上風電上網(wǎng)電價（0.2-0.3元/度）×單位制氫過程能耗（5 KWh/Nm3），即11.2-16.8元/kg H2，略高于煤制灰氫成本（9-12元/kg H2），但明顯低于天然氣制藍氫成本（20-24元/kg H2）。隨著未來海上風電技術的進一步發(fā)展和上網(wǎng)電價下降，海水直接制氫成本有望低于煤制灰氫成本。

據(jù)悉，此次海上實驗的主要設備全部是中國企業(yè)設計和制造，也將為日后開展大規(guī)模海水直接制氫提供產(chǎn)業(yè)化基礎。來源：NE-SALON新能薈G

       原文標題 : 全球首次！海上風電無淡化海水直接電解制氫