隨著未來海上風(fēng)電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和上網(wǎng)電價(jià)下降，海水直接制氫成本有望低于煤制灰氫成本，預(yù)計(jì)可帶動(dòng)數(shù)百億元級(jí)氫能產(chǎn)業(yè)鏈！

文／NE-SALON新能薈小編團(tuán)

就在昨日，經(jīng)中國(guó)工程院專家組現(xiàn)場(chǎng)考察后確認(rèn)，東方電氣集團(tuán)與深圳大學(xué)/四川大學(xué)謝和平院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合開展的全球首次海上風(fēng)電無淡化海水直接電解制氫技術(shù)海上中試在福建興化灣海上風(fēng)電場(chǎng)獲得成功。

眾所周知，在傳統(tǒng)能源日益枯竭之時(shí)，大力發(fā)展氫能，越來越成為全球各個(gè)國(guó)家的策略。氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源，能幫助可再生能源大規(guī)模消納，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)大規(guī)模調(diào)峰和跨季節(jié)、跨地域儲(chǔ)能，加速推進(jìn)工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)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(kù)。如果能實(shí)現(xiàn)海水直接制氫氣，將極大程度地解決能源危機(jī)問題。然而，海水成分非常復(fù)雜（包含92種化學(xué)元素），還含有大量微生物和懸浮顆粒，導(dǎo)致有害腐蝕性和毒性、催化劑失活、電解效率低等諸多技術(shù)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(jìn)行電解制氫。該類技術(shù)嚴(yán)重依賴大規(guī)模淡化設(shè)備，工藝流程復(fù)雜且占用大量土地資源，進(jìn)一步推高了制氫成本與工程建設(shè)難度。如果，能實(shí)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(xué)家圍繞這個(gè)問題已經(jīng)進(jìn)行了近半個(gè)世紀(jì)的研究，但始終無法得到實(shí)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(shù)仍是世界空白。然而，2022年11月，Nature的一篇文章，徹底震驚了學(xué)術(shù)圈———海水直接電解制氫，成了！

這一成果來自中國(guó)工程院院士----謝和平！謝和平何許人也？中國(guó)著名力學(xué)與能源工程專家，曾任中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、四川大學(xué)校長(zhǎng)，現(xiàn)在是深圳大學(xué)特聘教授，深圳大學(xué)深地科學(xué)與綠色能源研究院院長(zhǎng)。國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)委員，中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)常委。國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“深部巖體力學(xué)與開采理論”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。

在他的帶領(lǐng)下，深圳大學(xué)/四川大學(xué)博士團(tuán)隊(duì)首次從物理力學(xué)與電化學(xué)相結(jié)合的全新思路，建立了相變遷移驅(qū)動(dòng)的海水無淡化原位直接電解制氫全新原理與技術(shù)，另辟蹊徑，徹底隔絕海水離子同時(shí)實(shí)現(xiàn)了無淡化過程、無副反應(yīng)、無額外能耗的高效海水原位直接電解制氫技術(shù)突破。該成果通過將分子擴(kuò)散、界面相平衡等物理力學(xué)過程與電化學(xué)反應(yīng)巧妙結(jié)合，建立了相變遷移驅(qū)動(dòng)的海水直接電解制氫理論模型，形成了電化學(xué)反應(yīng)協(xié)同海水遷移的動(dòng)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(píng)為2022年中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展。

根據(jù)記者采訪，2018年，63歲的謝和平卸任四川大學(xué)校長(zhǎng)后，來到深圳大學(xué)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(xiàng)投入3000萬元研發(fā)經(jīng)費(fèi)，并與謝和平院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)盟合作，共同推進(jìn)海水無淡化原位直接電解制氫產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。

本次東方電氣與謝和平院士團(tuán)隊(duì)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(hào)10MW大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)供能，配備28kW輸出功率的儲(chǔ)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)10天的穩(wěn)定制氫，法拉第效率近乎100%，能耗、實(shí)驗(yàn)效果與實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的制氫效果相當(dāng)。由第三方技術(shù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)（四川質(zhì)檢院）的檢測(cè)數(shù)據(jù)表明：本次海試制氫規(guī)模達(dá)1.3 Nm3 H2/h，達(dá)到并超出設(shè)計(jì)值；電解能耗為5 kWh/Nm3 H2；在3-8級(jí)海風(fēng)、0.3-0.9米浪高的真實(shí)海洋環(huán)境下連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行10天后海水雜質(zhì)離子阻隔率仍然高達(dá)99.99%以上（與純凈水直接電解制氫效果相當(dāng)），制氫純度達(dá)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(shí)驗(yàn)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(fēng)電技術(shù)，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(xiàng)目的原理和技術(shù)還可應(yīng)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。“應(yīng)用范圍廣泛，市場(chǎng)空間巨大，預(yù)計(jì)可帶動(dòng)數(shù)百億元級(jí)氫能產(chǎn)業(yè)鏈�！�

本原理技術(shù)成本是海上風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)（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(lán)氫成本（20-24元/kg H2）。隨著未來海上風(fēng)電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和上網(wǎng)電價(jià)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(shí)驗(yàn)的主要設(shè)備全部是中國(guó)企業(yè)設(shè)計(jì)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(chǔ)。來源：NE-SALON新能薈G

       原文標(biāo)題 : 全球首次！海上風(fēng)電無淡化海水直接電解制氫