海水直接電解制氫敲開低成本綠氫產業之門_世界觀天下

科普時報記者 翟玉梅

【資料圖】

近日，在福建興化灣海上風電場，由東方電氣集團與深圳大學/四川大學謝和平院士團隊聯合開展的全球首次海上風電無淡化海水原位直接電解制氫技術海上中試獲得成功。中國工程院專家組認為，海水無淡化原位直接電解制氫裝備設計合理、運行穩定，驗證了由中國科學家原創的海水無淡化原位直接電解制氫原理與技術在真實海洋環境下的可行性和實用性，并實現了海上風電可再生能源與海水直接制氫的一體化技術體系。

此次海試成功，不僅破解了近半個世紀的世界性難題，更是打開了低成本綠氫生產的大門。

成功破解世界難題

“經過事先考察，我們選定5月17日至26日在福建興化灣海上風電場開展海試。此次海試經受了8級大風、1米高海浪、暴雨等極端環境的考驗后，設備連續穩定運行超過240小時，穩定性良好，制氫純度達到99.9%—99.99%。”謝和平告訴科普時報記者，此次海試設備的支撐技術正是來自團隊2022年11月30日在《自然》雜志發表的海水直接電解制氫原創技術成果，且被評為“2022年中國科學十大進展”之一。

海水占地球總水量的97.5%，向大海要水是未來氫能發展的重要方向。謝和平介紹，當前國外海水制氫主流技術路線，還是通過反滲透設備進行淡化處理后再電解制氫，這種工藝復雜且占用大量的土地資源。“此次在海上風機平臺上模塊化裝配制氫系統，可就地使用天然海水直接電解產氫，過程簡單、無污染，不占用陸地資源，為海上風電大規模開發提供新路徑，有望真正將取之不盡的海水資源轉變為海水‘能源’。”

謝和平表示，利用此次海試對真實海洋復雜環境下的海水直接制氫綜合性能進行測評，可以對比與實驗室制氫效果的關鍵差異，分析海上可再生能源電力驅動下對電解制氫與相變遷移過程穩態平衡的影響，以及對電解設備核心材料及部件綜合性能的影響。示范驗證數據的采集，可為后續規模化開發提供基礎。

探索成果轉化路徑

“目前我們已探索出一條全新路徑，前沿成果不能束之高閣，關鍵在于成果轉化。在成果發表半個月后，我們就與東方電氣集團簽署協議，合作進行成果應用場景開拓事宜。”謝和平說，半年時間，團隊就實現了前沿成果到工程試驗的中國速度，走出實驗室，走向產業化。

“這是我們邁向全球海水直接電解制氫新時代‘三步走’策略當中的第一步，也是關鍵一步。”謝和平表示，接下來的第二步，團隊將全力攻關第二代抗海洋環境干擾的海水直接電解制氫核心技術，迭代發展更高效、更高兼容性、更高穩定性的核心技術及裝備，始終保持無淡化海水直接制氫的原理與技術領先優勢。

隨著我國可再生能源逐步走向深遠海，風電大規模并網消納難、遠距離運輸成本高等難題擺在面前。謝和平認為，通過制氫裝備迭代，未來可構建與海上可再生能源相結合的一體化原位海水制氫工廠，加速推進形成多能互補的中國原創“海洋綠氫”新興戰略產業。這也正是第三步要做的，面向全球企業建立產業化聯盟來全面推進產業化，提供碳中和路徑下的中國方案、中國智慧、中國標準。

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