一体化海水直接制氢新模式构建成功

全球首个海上风电海水无淡化原位直接电解制氢海试成功。科研团队供图

本报讯(记者刁雯蕙、陈欢欢)海水直接制氢面临海水多场耦合复杂工况带来的波动性等难题，对此，中国工程院院士、深圳大学深地科学与绿色能源研究院院长谢和平团队提出抵抗真实大海不可控海洋波动环境的海水直接制氢新路径与技术。相关研究近日发表于《自然-通讯》。

通过研究不同海水组分浓度变化导致的界面蒸汽压差差异，该团队阐明了浓度动态变化下相变迁移过程的自调控自适应机制，揭示了在不同海浪波形、波高、波宽条件下相变迁移过程的规律与影响机制。研究表明，海浪一定程度的冲击有利于防止界面浓度极化，从而提升相变传质效果。

研究人员建立了真实海浪波动下的相变迁移海水制氢理论模型，并在实验室模拟的海洋环境下，实现了500小时以上的稳定性，且未发生催化剂腐蚀等，充分验证了电解系统、防水透气层等核心关键部件在复杂环境下的耐受性与抵御力，为在真实大海不可控波动环境下规模化海水直接电解制氢提供理论指导，并奠定产业化发展基础。

为验证相变迁移海水制氢技术在真实大海中的可行性，谢和平团队与东方电气集团联合设计研制了1.2标准立方米每小时的海上可再生能源海水无淡化原位直接电解制氢漂浮平台。该平台在福建省兴化湾3到8级大风、0.3到0.9米海浪干扰下，与海上风电直接对接，连续稳定运行10天，海水杂质离子阻隔率达99.99%以上，制氢纯度达到99.9%至99.99%。

该研究推动了海水无淡化原位直接电解制氢全新原理技术的产业化进程，构建了“海上风电等可再生能源利用-海水资源利用-氢能生产”为一体的全新海洋绿氢产业体系，有望形成无淡化、无额外催化剂工程、无海水输运、无污染处理的无额外能耗原位海水直接电解制氢全新模式，将“海水资源”转化为“海水能源”。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41467-024-49639-6