随着未来海上风电技术的进一步发展和上网电价下降，海水直接制氢成本有望低于煤制灰氢成本，预计可带动数百亿元级氢能产业链！
文／NE-SALON新能荟小编团
就在昨日，经中国工程院专家组现场考察后确认，东方电气集团与深圳大学/四川大学谢和平院士团队联合开展的全球首次海上风电无淡化海水直接电解制氢技术海上中试在福建兴化湾海上风电场获得成功。
众所周知，在传统能源日益枯竭之时，大力发展氢能，越来越成为全球各个国家的策略。氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，能帮助可再生能源大规模消纳，实现电网大规模调峰和跨季节、跨地域储能，加速推进工业、建筑、交通等领域的低碳化。
一直以来，电解水制氢是获得氢的主要手段。据公开资料显示，全球水资源，海水占97.5％，淡水占2.5％，在这2.5％中，又有87％是人类难以利用的两极冰盖、冰川、冰雪。
因此，海水可以称得上地球上最大的氢库。如果能实现海水直接制氢气，将极大程度地解决能源危机问题。然而，海水成分非常复杂（包含92种化学元素），还含有大量微生物和悬浮颗粒，导致有害腐蚀性和毒性、催化剂失活、电解效率低等诸多技术瓶颈与挑战。
目前，海水制氢的方法是将海水先淡化，然后再进行电解制氢。该类技术严重依赖大规模淡化设备，工艺流程复杂且占用大量土地资源，进一步推高了制氢成本与工程建设难度。如果，能实现海水直接制氢，那前景该有多么光明啊！全世界最顶尖科学家围绕这个问题已经进行了近半个世纪的研究，但始终无法得到实质性的突破，可规模化的高效稳定海水直接电解制氢原理与技术仍是世界空白。然而，2022年11月，Nature的一篇文章，彻底震惊了学术圈———海水直接电解制氢，成了！
这一成果来自中国工程院院士----谢和平！谢和平何许人也？中国著名力学与能源工程专家，曾任中国矿业大学、四川大学校长，现在是深圳大学特聘教授，深圳大学深地科学与绿色能源研究院院长。国务院学位委员会委员，中国科学技术协会常委。国家重点研发计划“深部岩体力学与开采理论”项目负责人。
在他的带领下，深圳大学/四川大学博士团队首次从物理力学与电化学相结合的全新思路，建立了相变迁移驱动的海水无淡化原位直接电解制氢全新原理与技术，另辟蹊径，彻底隔绝海水离子同时实现了无淡化过程、无副反应、无额外能耗的高效海水原位直接电解制氢技术突破。该成果通过将分子扩散、界面相平衡等物理力学过程与电化学反应巧妙结合，建立了相变迁移驱动的海水直接电解制氢理论模型，形成了电化学反应协同海水迁移的动态自调节稳定电解制氢方法，大大降低了海水的腐蚀性。这一成果也被评为2022年中国科学十大进展。
根据记者采访，2018年，63岁的谢和平卸任四川大学校长后，来到深圳大学在深圳，谢和平一待就是5年，他表示，是深圳滨海清澈的海水，给了他海水制氢的启发。
在论文发表后仅仅16天，东方电气便专项投入3000万元研发经费，并与谢和平院士团队联盟合作，共同推进海水无淡化原位直接电解制氢产业化推广应用。
本次东方电气与谢和平院士团队在福建省福清县开展的1.2 Nm3 H2/h 的海水无淡化原位直接电解制氢海上示范，利用东方电气兴化湾58号10MW大型风力发电机供能，配备28kW输出功率的储能系统，实现了长达10天的稳定制氢，法拉第效率近乎100%，能耗、实验效果与实验室环境下的制氢效果相当。由第三方技术检测机构（四川质检院）的检测数据表明：本次海试制氢规模达1.3 Nm3 H2/h，达到并超出设计值；电解能耗为5 kWh/Nm3 H2；在3-8级海风、0.3-0.9米浪高的真实海洋环境下连续稳定运行10天后海水杂质离子阻隔率仍然高达99.99%以上（与纯净水直接电解制氢效果相当），制氢纯度达到99.9% - 99.99%，稳定性良好。这一成果，也为《Nature》顶刊发表的前沿成果尽快“走出实验室，走向产业化”探索了一条全新路径。
谢和平院士表示，通过将取之不尽的海水资源直接制氢，并结合海上风电技术，将改变未来全球的能源开发路径。
海试组织方东方电气（福建）创新研究院有限公司执行董事、总经理刘泰生说：“更值得期待的是，除了海水，此项目的原理和技术还可应用于油田采油废水、工业废水、火电厂废水、城市生活废水等非淡水直接电解制氢。“应用范围广泛，市场空间巨大，预计可带动数百亿元级氢能产业链。”
本原理技术成本是海上风电上网电价（0.2-0.3元/度）×单位制氢过程能耗（5 KWh/Nm3），即11.2-16.8元/kg H2，略高于煤制灰氢成本（9-12元/kg H2），但明显低于天然气制蓝氢成本（20-24元/kg H2）。随着未来海上风电技术的进一步发展和上网电价下降，海水直接制氢成本有望低于煤制灰氢成本。
据悉，此次海上实验的主要设备全部是中国企业设计和制造，也将为日后开展大规模海水直接制氢提供产业化基础。来源：NE-SALON新能荟G
原文标题 : 全球首次！海上风电无淡化海水直接电解制氢
