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海水或成最大氢矿?我国探索海上风电无淡化海水直接电解制氢

发布时间:2023-06-06 18:05:36
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记者从东方电气集团有限公司获悉,6月2日,经中国工程院专家组现场考察后确认,由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。

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专家组认为,海水无淡化原位直接电解制氢装备设计合理、运行稳定,试验验证了该项技术的可行性,可以作为未来海上可再生能源制氢的重要发展路径。

本次试验得到中国工程院、福建省、福州市、福清市、中国三峡集团、福建能投集团等支持。据悉,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,使用由东方电气集团与中国工程院谢和平院士团队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”,该平台也是海水无淡化原位直接电解制氢海试样机,相当于一台与大型海上风电机组相结合的一体化海水直接制氢设备。

在经受了8级大风、1米高海浪、暴雨等海洋环境的考验后,该平台连续稳定运行超过240小时,验证了海水无淡化原位直接电解制氢原理与技术在真实海洋环境下的可行性和实用性。

作为清洁零碳的二次能源,氢的燃烧最终产物只有水,被视为未来全球能源转型不可或缺的组成部分。目前成熟的氢源包括化石燃料制氢(煤炭、天然气)、工业副产氢(乙烷、丙烷脱氢、重整、氯碱、焦炉煤气等)、甲醇重整制氢和电解水制氢,采用绿色电力电解水制氢最受产业和政策推崇。无论是已商业化的电解水制氢还是大部分水制氢试验性研究,都以淡水为原料,须克服淡水资源日益稀缺的现实挑战。

以丰富的海水资源制备氢气,理论上极富前景。然而,海水成分非常复杂(涉及化学物质及元素92种),海水中所含有的大量离子、微生物和颗粒等,会导致制取氢气时产生副反应竞争、催化剂失活、隔膜堵塞等问题。为此,以海水为原料制氢形成了海水直接制氢和间接制氢两种不同的技术路线。

海水间接制氢本质上仍是淡水制氢,将海水先淡化形成高纯度淡水再制氢,进一步推高了制氢成本与工程建设难度。全球来看,海水直接制氢技术尚停留在技术研发与验证阶段,依然面临较大产业化挑战。

海水无淡化原位直接电解制氢技术成果由谢和平院士团队于2022年11月30日在Nature正刊发表,被评为2022年中国科学十大进展之一。2022年12月16日,东方电气集团与深圳大学/四川大学谢和平院士团队签署协议,正式开展该项技术联合创新,并由东方电气集团负责成果转化和产业化。

从海上中试到工业化应用仍有很长的路要走。目前看来,氢的市场需求仍是决定海水制氢前景的关键因素。若氢能实现广泛应用并带来需求激增,以海水为原料的工业化制氢将迎来其发展机遇。