全球首個海上風(fēng)電海水無淡化原位直接電解制氫海試成功。科研團(tuán)隊供圖

本報訊(記者刁雯蕙、陳歡歡)海水直接制氫面臨海水多場耦合復(fù)雜工況帶來的波動性等難題，對此，中國工程院院士、深圳大學(xué)深地科學(xué)與綠色能源研究院院長謝和平團(tuán)隊提出抵抗真實大海不可控海洋波動環(huán)境的海水直接制氫新路徑與技術(shù)。相關(guān)研究近日發(fā)表于《自然-通訊》。

通過研究不同海水組分濃度變化導(dǎo)致的界面蒸汽壓差差異，該團(tuán)隊闡明了濃度動態(tài)變化下相變遷移過程的自調(diào)控自適應(yīng)機(jī)制，揭示了在不同海浪波形、波高、波寬條件下相變遷移過程的規(guī)律與影響機(jī)制。研究表明，海浪一定程度的沖擊有利于防止界面濃度極化，從而提升相變傳質(zhì)效果。

研究人員建立了真實海浪波動下的相變遷移海水制氫理論模型，并在實驗室模擬的海洋環(huán)境下，實現(xiàn)了500小時以上的穩(wěn)定性，且未發(fā)生催化劑腐蝕等，充分驗證了電解系統(tǒng)、防水透氣層等核心關(guān)鍵部件在復(fù)雜環(huán)境下的耐受性與抵御力，為在真實大海不可控波動環(huán)境下規(guī)模化海水直接電解制氫提供理論指導(dǎo)，并奠定產(chǎn)業(yè)化發(fā)展基礎(chǔ)。

為驗證相變遷移海水制氫技術(shù)在真實大海中的可行性，謝和平團(tuán)隊與東方電氣集團(tuán)聯(lián)合設(shè)計研制了1.2標(biāo)準(zhǔn)立方米每小時的海上可再生能源海水無淡化原位直接電解制氫漂浮平臺。該平臺在福建省興化灣3到8級大風(fēng)、0.3到0.9米海浪干擾下，與海上風(fēng)電直接對接，連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行10天，海水雜質(zhì)離子阻隔率達(dá)99.99%以上，制氫純度達(dá)到99.9%至99.99%。

該研究推動了海水無淡化原位直接電解制氫全新原理技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，構(gòu)建了“海上風(fēng)電等可再生能源利用-海水資源利用-氫能生產(chǎn)”為一體的全新海洋綠氫產(chǎn)業(yè)體系，有望形成無淡化、無額外催化劑工程、無海水輸運(yùn)、無污染處理的無額外能耗原位海水直接電解制氫全新模式，將“海水資源”轉(zhuǎn)化為“海水能源”。

相關(guān)論文信息：

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

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