氫風(fēng)已至，蓄勢待發(fā)。2022年12月16日，東方電氣股份有限公司、東方電氣（福建）創(chuàng)新研究院有限公司與四川大學(xué)／深圳大學(xué)謝和平院士團隊在深圳簽署“海水無淡化原位直接電解制氫原創(chuàng)技術(shù)中試和產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用”的四方合作協(xié)議。中國工程院院士謝和平，東方電氣集團黨組成員、副總經(jīng)理張彥軍，深圳大學(xué)副校長汪永成等出席簽約儀式。
 

 

黨的二十大報告強調(diào)，要以國家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，集聚力量進行原創(chuàng)性引領(lǐng)性科技攻關(guān)，堅決打贏關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅戰(zhàn)。近期，謝和平院士團隊在海水直接制氫領(lǐng)域取得重大原創(chuàng)突破并在《Nature》上發(fā)表了研究論文。該研究首次從物理力學(xué)與電化學(xué)相結(jié)合的全新思路，建立了相變遷移驅(qū)動的海水無淡化原位直接電解制氫全新原理與技術(shù)。東方電氣集團將攜手深圳大學(xué)、四川大學(xué)，投入專項研發(fā)資金，組建四方合作聯(lián)盟繼續(xù)攻關(guān)該原創(chuàng)技術(shù)的中試和示范、迭代升級和產(chǎn)業(yè)化落地。

 

 

 

海水無淡化原位直接電解制氫原創(chuàng)技術(shù)有望打破現(xiàn)有電解水制氫必須向系統(tǒng)供給純水的固有思維，形成從獨創(chuàng)性原理、顛覆性技術(shù)、國產(chǎn)化裝備等特色海水直接電解制氫工業(yè)模式的全鏈條式零碳?xì)淠馨l(fā)展路徑。東方電氣集團是氫能領(lǐng)域的龍頭央企，具有超前戰(zhàn)略發(fā)展布局、商業(yè)模式創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)落地能力，此次協(xié)同創(chuàng)新，可加快該項科技成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

 

 

氫能是東方電氣集團發(fā)展清潔能源裝備的重要支撐之一。本次聯(lián)合推動海水無淡化原位制氫技術(shù)符合當(dāng)前國家戰(zhàn)略所向和企業(yè)發(fā)展所需，東方電氣集團將大力支持該項技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，推動產(chǎn)學(xué)研用深度融合，持續(xù)完善東方電氣集團氫能制儲加用產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局，推動實現(xiàn)高水平科技自立自強，為服務(wù)“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)貢獻(xiàn)“東方”力量。

 

東方電氣科技信息部，東方電氣（福建）創(chuàng)新研究院有限公司，深圳大學(xué)深地科學(xué)與綠色能源研究院、四川大學(xué)新能源與低碳技術(shù)研究院有關(guān)負(fù)責(zé)同志代表四家單位簽署協(xié)議。

 

綠色零碳?xì)淠苁俏磥砟茉窗l(fā)展的重要方向。預(yù)計到2060年，我國氫氣年需求量將達(dá)1.3億噸，屆時每年需要消耗約11.7億噸電解用純水。然而，淡水資源緊缺將嚴(yán)重制約“綠氫”技術(shù)的發(fā)展。海洋是地球上最大的氫礦，向大海要水是未來氫能發(fā)展的重要方向，但復(fù)雜的海水成分（約92種化學(xué)元素）導(dǎo)致海水制氫面臨諸多難題與挑戰(zhàn)。先淡化后制氫是當(dāng)前最成熟的海水制氫技術(shù)路徑，但該類技術(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，進一步推高了制氫成本與工程建設(shè)難度。20世紀(jì)70年代初有科學(xué)家提出了海水直接電解制氫的構(gòu)想。

 

近半個世紀(jì)以來，國內(nèi)外知名研究團隊通過催化劑工程、膜材料科學(xué)等手段進行了大量探索研究，旨在破解海水直接電解制氫面臨的析氯副反應(yīng)、鈣鎂沉淀、催化劑失活等難題。然而，迄今為止，未有突破性的理論與原理徹底避免海水復(fù)雜組分對電解制氫的影響，可規(guī)模化的高效穩(wěn)定海水直接電解制氫原理與技術(shù)仍是世界空白。

 

 

謝和平院士提出了從物理力學(xué)與電化學(xué)相結(jié)合的全新思路破解海水直接電解制氫面臨的難題與挑戰(zhàn)，從而創(chuàng)造性地開創(chuàng)了海水無淡化原位直接電解制氫新原理與技術(shù)。通過將分子擴散、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)動的海水直接電解制氫理論模型，揭示了微米級氣隙通路下界面壓力差對海水自發(fā)相變傳質(zhì)的影響機制，形成了電化學(xué)反應(yīng)協(xié)同海水遷移的動態(tài)自調(diào)節(jié)穩(wěn)定電解制氫方法，破解了有害腐蝕性這一困擾海水電解制氫領(lǐng)域的半世紀(jì)難題。

 

與此同時，研發(fā)團隊研制了全球首套400L/h海水原位直接電解制氫技術(shù)與裝備，在深圳灣海水中連續(xù)運行超3200小時，令人信服的從海水中實現(xiàn)了穩(wěn)定和規(guī)模化制氫過程。此外，進一步開發(fā)了酸性和堿性固態(tài)凝膠電解質(zhì)，以表明相變遷移策略適配不同電解質(zhì)材料并有望伴隨PEM和AEM電解技術(shù)迭代發(fā)展。同時，該原理技術(shù)可探索推廣到多元化水資源（如河水、廢水、鹽湖等）直接原位制氫，為資源富集濃縮與能源生產(chǎn)提供多效利用新思路。

 

正如《Nature》審稿人對該研究給予的高度評價：“這項工作提供了一種有吸引力的策略，可以將非飲用水用于社會和生態(tài)中可持續(xù)燃料的生產(chǎn)，我認(rèn)為這是一個重大突破。”

 

該技術(shù)未來可構(gòu)建與海上可再生能源相結(jié)合的一體化原位海水制氫工廠，有望成為深遠(yuǎn)海可再生電力大規(guī)模開發(fā)的破局關(guān)鍵，加速推進形成多能互補的中國原創(chuàng)“海洋綠氫”全球新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。