中國發(fā)展網(wǎng)訊 記者邱愛荃報道 氫在元素周期表中排名首位。氫能集能量密度高、清潔無污染等優(yōu)勢于一身，被稱為“綠色石油”。液氫是運載火箭發(fā)動機的主要燃料之一。《國際氫能技術與產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告2023》預計，未來10年將是全球氫能產(chǎn)業(yè)“黃金發(fā)展期”，到2030年全球氫能需求將超過1.5億噸。然而，淡水資源緊缺將嚴重制約制氫技術的發(fā)展。海水占地球水資源總量的96.5%，海洋是一個巨大的“氫礦”，如何利用海水直接電解制氫？近日，本報記者采訪了深圳大學、四川大學謝和平院士。nGp28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

早在2022年11月30日，深圳大學、四川大學謝和平院士團隊在Nature期刊上發(fā)表了海水原位直接電解制氫相關研究成果。該研究采用物理力學與電化學相結合的全新思路，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，徹底隔絕海水離子，實現(xiàn)了無淡化過程、無副反應、無額外能耗的海水原位直接電解制氫原理與技術重大突破。nGp28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

基于謝和平院士團隊自主獨創(chuàng)的相變遷移海水原位直接電解制氫全新原理之后，團隊在攻關研發(fā)過程中形成了三大原理技術。一是海水無能耗傳質(zhì)原理技術；二是電解質(zhì)自激發(fā)驅(qū)動的連續(xù)制氫原理技術；三是電解界面穩(wěn)態(tài)自調(diào)節(jié)原理技術。最終謝和平院士團隊自主攻關形成了全球首套400L氫氣每小時的原理樣機，整體吊裝在海水里實現(xiàn)了3200小時的穩(wěn)定制氫過程。正是因為從根本上解決了海水直接電解制氫的難點和技術瓶頸，有望真正將取之不盡的海水資源轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色能源，相關成果已被《Nature》正刊接收。nGp28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

謝和平院士認為海水原位直接電解制氫全新原理技術是中國學者獨創(chuàng)的，應該率先在中國大地上海試、中試和實施產(chǎn)業(yè)化。因此，在論文發(fā)表之后，團隊聯(lián)合能源裝備領域的龍頭央企東方電氣進行產(chǎn)學研合作，雙方簽署了合作協(xié)議，并組建聯(lián)盟共同推進海水直接電解制氫技術的海試、工程示范和產(chǎn)業(yè)化。nGp28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

謝和平院士團隊與東方電氣集團聯(lián)合設計了海水直接制氫的漂浮式平臺，在其中并聯(lián)了三套原理樣機。于2023年5月份，在福建的興化灣打造了全球首個海上風電直接制氫的技術示范，驗證了在海上直接和綠電對接做電解制氫的可行性，同時也驗證了在不可控波動環(huán)境下、抗海洋風浪的可行性。nGp28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

到海上風電場里直接制氫是非常不容易的，相當于去一個海上發(fā)電廠里做危化品的生產(chǎn)，同時，由于當時缺乏浮體設計和海上運行經(jīng)驗，浮體在海上的管理非常復雜，海事局等很多部門都會進行監(jiān)管。如果在海上拖帶浮體，可能涉及逃港；在路上拖帶，浮體又超高超寬，每過一個紅綠燈，需要把交通的指示燈拆下來通過后再安裝上去。謝和平院士團隊和東方電氣投入了大量的精力做這件事，其過程非常不易，在海上做了10天不是因為只能做10天，而是海事局只給了團隊10天出海窗口期。nGp28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

最終，項目團隊成功驗證了海水直接制氫的全新原理技術和海上綠電直接對接的可行性，在3-8級大風、0.3—0.9米海浪的干擾下，以和實驗室類似的效果穩(wěn)定運行了10天。在這個過程中，首次實現(xiàn)了中國學者提出的全新原理技術在真實海洋環(huán)境下的可行性和穩(wěn)定性；首次實現(xiàn)了海上風電可再生能源和海水直接制氫的一體化技術體系；首次實現(xiàn)海上風電無淡化直接制氫抗海洋環(huán)境干擾（3-8級風、0-0.9m浪）的可行性，該成果最近發(fā)表在Nature Communications上。nGp28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

對于未來發(fā)展，謝和平院士團隊布局了三步走戰(zhàn)略。第一步，在海上進行海試示范，已經(jīng)于2023年5月順利完成。第二步，要打造100 Nm3/h氫氣規(guī)模“制-儲-用” 全鏈工程示范，打造全新的海水無淡化原位直接制氫產(chǎn)業(yè)賽道。第三步是組建“產(chǎn)-學”聯(lián)盟，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化落地，充分發(fā)揮海水無淡化原位直接電解制氫技術的龍頭牽引作用，構建海洋綠氫“制-儲-用”全鏈條產(chǎn)業(yè)合作體系，推動海洋綠氫產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。nGp28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

此外，從技術發(fā)展的角度，謝和平院士提出了原理技術的迭代升級，打造全球海水直接電解制氫“新賽道”。加快步伐攻關第二代更高效、更高兼容性、更高穩(wěn)定性的分體式海水直接電解制氫核心技術及裝備，保持海水直接制氫技術的全球領先優(yōu)勢！未來不斷把規(guī)模做大，從100→1000 Nm3/h對接當前體量最大、最成熟的堿性電解槽。同時拓展應用到鹽湖水、工業(yè)廢水等其他的一些領域。nGp28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

從海洋綠氫裝備產(chǎn)業(yè)角度，謝和平院士提出打造海上綠氫產(chǎn)、儲、運、用裝備制造全新“產(chǎn)業(yè)鏈”和海水直接制氫個性化裝備制造全新“產(chǎn)業(yè)鏈”。一方面，研發(fā)全新原理海水直接制氫的個性化專用技術裝備，如專用海洋直流電風機裝備；另一方面，研制海上制氫后儲、運、用一體化技術裝備。未來海水制氫和氫氨融合，從空氣當中把氮分離出來結合海上原位制取的氫氣后合成氨。我們國家大多數(shù)的鋼鐵廠都是在沿海，鐵礦石都是從海上來，氨在海面上制取過后，運輸半徑非常短，可以用于煉鋼場景，有可能擴展海洋綠氫產(chǎn)業(yè)的鏈條。此外，“海水制氫+綠色甲醇”也是未來發(fā)展的新賽道，直接使用海水電解制氫，并通過空氣捕獲二氧化碳，就地轉(zhuǎn)化為甲醇燃料，通過海上現(xiàn)有的油氣管道或甲醇動力船舶或甲醇運輸船完成綠色甲醇的運輸/消納，實現(xiàn)對海上可再生能源驅(qū)動的負碳“氫→綠色甲醇”轉(zhuǎn)化，為燃料動力車、合成纖維、塑料、農(nóng)藥、燃料、合成蛋白等提供重要載體。最后，謝和平院士還全新構想了“東方和平號”海洋綜合能源船，該系統(tǒng)集能源船底波浪能、能源船面光伏、風電等可再生能源于一體，利用我們獨創(chuàng)的海水無淡化原位直接電解制氫技術，制氫之后與船上捕獲的二氧化碳或氮氣合成綠色甲醇和綠氨。這樣，“東方和平號”海洋綜合能源船就可在遠海、深海向全球直接提供“綠氫、綠氨、綠色甲醇”產(chǎn)品。nGp28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

從整個產(chǎn)業(yè)化發(fā)展角度，謝和平院士團隊和東方電氣提出“風氫聯(lián)營、以電育氫、以氫消電、綠氫入化”系統(tǒng)運維體系構想。一是風氫聯(lián)營，希望這個技術產(chǎn)業(yè)落地的時候，海上風電廠部分的發(fā)電電力用于上網(wǎng)，部分用于海水電解制氫，從而尋求整體利潤為正，不依靠單純的政府補貼。二是以電育氫，希望用發(fā)電部分利潤補貼海水直接電解制氫，降低制氫成本。三是以氫消電，用海水直接電解制氫的技術消納海風棄電，發(fā)揮氫氣儲能作用，消納未來深遠海大規(guī)模棄風棄電，開拓深遠海市場，擴大未來漂浮式或者深遠海風場的發(fā)電利潤。四是綠氫入化，把氫氣制取后往下游做甲醇、氨等大宗化學品，便于管理和運輸，逐步擴大在化工領域的供應占比，提升氫氣的經(jīng)濟性，逐步地取代灰氫。nGp28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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