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全球首次海上风电无淡化海水直接电解制氢海试成功

来源:中国军网-解放军报 作者:安珺琦 吴 迪 王 畅 责任编辑:王韵
2023-06-09 07:20:43

全球首次海上风电无淡化海水直接电解制氢海试成功

近日,据媒体报道,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”海上中试获得成功。

此次海上中试使用的“东福一号”,是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。该平台也是海水无淡化原位直接电解制氢海试样机,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,“东福一号” 连续稳定运行超过240小时。此次试验,验证了该项技术的可行性,或将成为未来海上可再生能源制氢的重要发展路径。

作为二次能源,氢能不同于煤、石油、天然气等一次能源可以直接开采获得,而是需要通过一定的方法利用其他能源制取。目前主要有天然气制氢、煤制氢、工业副产氢、电解水制氢、甲醇制氢等方式。按照制取方式和碳排放量的不同,氢能分为灰氢、蓝氢和绿氢三种。

灰氢是指通过化石燃料燃烧制取氢气。这种方式成本较低、技术成熟,是目前最为常见的制氢方式。然而,这种方式在生产过程中会产生大量二氧化碳排放,并不符合低碳的要求。蓝氢是在灰氢的基础上,应用碳捕捉和封存技术将碳保留下来。这种方式只是一种过渡性的技术手段。通过太阳能、风能、核能等可再生能源电解水制取出来的氢,被称为绿氢。这种方式在制氢过程中基本不会产生温室气体,是最理想的手段。

海洋是地球上最大的氢矿,向大海要氢是未来氢能发展的重要方向。然而,海水成分非常复杂,其中包含92种化学元素,还有大量微生物和悬浮颗粒。这些,也带来了有害腐蚀性和毒性、催化剂失活、电解效率低等诸多技术瓶颈与挑战。

目前,以海水为原料制氢,主要有海水直接制氢和间接制氢两种不同的技术路线。

其中,海水间接制氢技术,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,推高了制氢成本与工程建设难度。而海水直接电解制氢的概念自提出以来,国内外知名研究团队进行了大量探索研究,但迄今为止半个世纪以来,仍未有突破性的理论与原理可以彻底避免海水复杂组分对电解制氢体系的影响。

2022年11月30日,《自然》杂志刊发了谢和平院士团队的海水无淡化原位直接电解制氢技术成果。这一技术成果被评为2022年中国科学十大进展之一。本次海试,验证了这一技术成果在真实环境下的可行性和稳定性。

本次海试成功,首次实现了海上风电可再生能源和海水直接制氢的一体化技术体系;首次验证了海上风电无淡化直接制氢抗海洋环境干扰的可行性;也标志着海水无淡化原位直接电解制氢在产业化进程上跨出了一大步。该技术的推广应用,将真正开辟集“海上风电等可再生能源利用-海水资源利用-氢能生产”为一体的全新海洋绿氢工业体系,可望形成无淡化、无额外催化剂工程、无海水输运、无污染处理的原位海水直接电解制氢全新模式,真正意义上将取之不尽的“海水资源”转化为“海水能源”。

(安珺琦、吴 迪、王 畅整理)