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全球首次!谢和平院士团队海上风电海水直接电解制氢技术海上中试成功

全球氢能
2024-12-15

文章来源:全球氢能、央视财经、央视新闻,文中图源央视新闻

根据央视财经、央视新闻,今天(6月2日)从中国工程院获悉,经中国工程院专家组现场考察后确认,全球首次海上风电无淡化海水原位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。

此次海上中试于5月中下旬在福建兴化湾海上风电场开展,使用的是联合研制的全球首套与可再生能源相结合的漂浮式海上制氢平台“东福一号”,集成了原位制氢、智慧能源转换管理、安全检测控制、装卸升降等系统于一体,在经受了8级大风、1米高海浪、暴雨等海洋环境的考验后,连续稳定运行了超过240小时。

海洋是地球上最大的氢矿,向大海要水是未来氢能发展的重要方向。然而海水成分复杂,包含90多种化学元素及大量微生物和悬浮颗粒,带来了腐蚀性和毒性强、催化剂失活、电解效率低等诸多技术瓶颈与挑战。对此,如果以海水为原料间接制氢,严重依赖大规模淡化设备,工艺流程复杂且占用土地资源,推高了制氢成本与工程建设难度。而海水直接电解制氢,国内外知名研究团队进行了大量探索研究,但是近半个世纪以来,未有突破性的理论与原理彻底避免海水复杂组分对电解制氢体系的影响。

中国工程院院士谢和平表示,海水无淡化原位直接电解制氢技术在原理上跳出了传统化学的范畴,通过蒸汽压差的物理力学驱动,来全部隔开海水中的90多种复杂元素及微生物对电解水制氢的影响,打破世界上原本需要依靠纯水制氢的传统模式。通过取之不尽的海水资源直接制氢,并结合海上风力发电技术,未来将会改变全球的能源开发路径。

根据报道,2022年11月30日,谢和平院士与其指导的深圳大学/四川大学博士团队以深圳大学为第一单位在《Nature》上发表了题为“Amembrane-basedseawate electrolyser for hydrogen generation”的研究成果。[相关阅读:突破性开创海水原位直接电解制氢全新路径!谢和平院士团队破解半世纪难题]

“Nature正刊报道的海水无淡化原位直接电解制氢原创技术有望打破现有电解水制氢必须向系统供给纯水的固有思维,可形成“海上风电再生资源-海水直接电解制氢”一体化工业模式的全链条式零碳氢能发展路径。” 谢和平院士的一席话,正式拉开了“海水资源能源化的海洋绿氢”的战略发展新序幕。

12月16日,深圳大学/四川大学谢和平院士团队与东方电气股份有限公司、东方电气(福建)创新研究院有限公司签署“海水无淡化原位直接电解制氢原创技术中试和产业化推广应用”的四方合作协议。[相关阅读:院士领衔!专项投入3000万元!东方电气进军海水直接制氢]

谢和平院士提出了从物理力学与电化学相结合的全新思路破解海水直接电解制氢面临的难题与挑战,从而创造性地开创了海水无淡化原位直接电解制氢新原理与技术。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,揭示了微米级气隙通路下界面压力差对海水自发相变传质的影响机制,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,破解了有害腐蚀性这一困扰海水电解制氢领域的半世纪难题。

同时,谢和平院士团队研制了全球首套400L/h海水原位直接电解制氢技术与装备,在深圳湾海水中连续运行超3200小时,令人信服的从海水中实现了稳定和规模化制氢过程!此外,进一步开发了酸性和碱性固态凝胶电解质,以表明相变迁移策略适配不同电解质材料并有望伴随PEM和AEM电解技术迭代发展。同时,该原理技术可探索推广到多元化水资源(如河水、废水、盐湖等)直接原位制氢,为资源富集浓缩与能源生产提供多效利用新思路。



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编辑:戴戴

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