近日,东方电气与谢和平院士团队联合研发团队在海水无淡化直接电解制氢领域取得显著进展。双方共同研发的新型分体结构110标方/小时海水直接电解制氢设备系统,成功完成长时运行验证,累计运行时间突破1000小时。这一里程碑式的突破,标志着该项技术向产业化方向迈出了关键一步。
在全球能源转型的宏大背景下,传统制氢路径依赖于先将海水淡化,再进行电解制氢。而海水无淡化原位直接电解制氢技术,则有望打破这一传统路径的限制,形成一条具有独创性和颠覆性的全链条式海洋绿氢发展路径。
据了解,此项技术不仅能简化制氢流程,降低能源消耗,还能有效减少淡水资源的消耗,为构建可持续发展的能源体系提供新的解决方案。
该项技术的突破,不仅是东方电气与谢和平院士团队科研实力的体现,也预示着我国在海洋绿氢领域具备了领先的技术优势。未来,随着该项技术的进一步成熟和推广应用,将有望为我国能源结构的转型升级做出重要贡献,并为全球应对气候变化提供新的战略选择。这一技术的产业化进程,值得我们持续关注和期待。
海水原位直接电解制氢技术突破:多维度价值解析
海水无淡化原位直接电解制氢技术突破1000小时长时运行验证,其重要性不仅体现在一项技术进步,更在于其在技术革新、产业升级、能源转型、经济成本、环境效益以及战略价值等多层面的深远影响。
在技术革新层面,该技术成功攻克了全球性难题,为制氢领域开辟了一条全新的路径。相较于传统海水制氢需先进行高成本、高能耗的淡化处理,此技术巧妙地融合了物理力学与电化学反应,利用相变迁移原理直接从海水中提取氢气,彻底颠覆了传统的“海水-淡水-氢气”冗长流程。此外,该技术还在核心材料与工艺方面取得了显著突破。
在产业升级层面,该技术的突破将有力推动绿氢的规模化发展,并构建起一个完整的全链条生态系统。设备性能的提升堪称飞跃式发展,从2023年1.2标方/小时的海试装置,到2024年10标方/小时的样机,再到2025年110标方/小时的规模化设备,在短短16个月内实现了百倍级的放大,充分证明了该技术具备快速迭代至工业级应用的能力。
该技术采用高集成度分体式结构,便于移动部署,能够灵活适应海上风电平台、沿海工业区等多种应用场景的需求。同时,结合可视化系统对运行状态进行实时跟踪,实现了智能调控,从而提升了系统的可靠性与维护效率。
更重要的是,该技术形成了一套覆盖“理论-技术-工程”的完整自主研发体系,从理论创新(相变迁移原理)到技术突破(无能耗传质、电解质自激发驱动),再到工程验证(1000小时长时运行),彻底打破了国外技术垄断的局面。
在能源转型领域,该技术将有力赋能可再生能源,重塑能源格局。它能够直接利用海上风电的波动性电力,将不稳定的风能转化为稳定的氢能,有效解决可再生能源并网难题,进而形成“风电-制氢-储能”一体化系统,从而显著提升能源利用效率。与此同时,该技术还拓展了绿氢的应用场景,构建与海上可再生能源相结合的原位制氢工厂,将深远海资源转化为能源优势;构建“风氢联产”、“海水-废水双循环”等体系,推动氢能在交通、工业、建筑等领域的广泛应用。
在经济成本方面,该技术的降本增效效果显著,大幅提升了市场竞争力。直接成本的降低主要体现在省去了淡化环节,要知道海水淡化成本在传统制氢总成本中占比高达30%以上,而此技术直接节约了这部分开支。此外,模块化设计降低了平台面积与载重需求,从而降低了工程建设与维护成本。
在能耗方面,每立方米氢气制备仅需4.6-4.9度电,较传统技术能耗降低了20%-30%。从长远来看,该技术具有巨大的经济性潜力,当海上风电上网电价降至0.1元/千瓦时以下时,绿氢生产成本有望低于煤制灰氢(9-12元/公斤),具备大规模替代传统化石能源制氢的强大经济驱动力。
在环境效益上,该技术能够有效缓解水资源压力,并助力碳中和目标的实现。据预测,全球氢气需求预计到2060年将达到1.3亿吨,这将消耗23亿吨制氢用水(相当于2000万人口城市的全年用水量),而此技术以海水为原料,避免了与农业、生活用水竞争,有效缓解了水资源短缺的矛盾。
绿氢的大规模应用可替代煤制灰氢(年排放二氧化碳约10亿吨),从而助力全球温控目标的实现。如果中国氢能产业全面采用此技术,每年可减少碳排放超过5亿吨。
在战略价值方面,该技术抢占了技术制高点,引领着全球能源革命。该成果获得了《Nature》正刊的高度评价,并被科技部评为“2022年度中国科学十大进展”,构建了一套覆盖核心材料、关键设备、系统集成的完整知识产权体系(申请发明专利38项、PCT国际专利12项),奠定了中国在全球氢能领域的领跑地位。
与此同时,该技术还将推动“海洋绿氢”成为全球新兴战略产业,形成中国原创技术标准与产业生态,为能源出口与国际合作提供新的抓手。
最后
海水原位直接电解制氢技术突破的意义是多方面的,它不仅是一项技术上的创新,更是一场深刻的能源革命,将在推动产业升级、促进能源转型、降低经济成本、改善环境效益以及提升国家战略价值等方面发挥重要的作用。