近日，由深圳大学/四川大学谢和平院士团队与东方电气集团联合打造的全球首个海上风电无淡化海水原位直接电解制氢原理技术装备在福建海试成功。本次开展的海上风电和海水无淡化直接制氢耦合技术的海上中试示范，连续稳定运行超过240小时。首次成功验证了由中国科学家原创的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，3~8级大风、0.3米~0.9米海浪强干扰下的依托海上风电实施无淡化海水直接电解制氢的可靠性，构建了与再生能源相结合的一体化海水直接制氢氢工厂，有望打造全球海上可再生能源直接海水制氢领域标杆。
▲海水无淡化原位直接电解制氢现场测试。首次海试成功
深圳大学深地科学与绿色能源研究院院长、中国工程院院士谢和平与其团队自2022年11月30日在《Nature》正刊发表海水制氢原创性成果后，破解了该领域近半个世纪的世界难题，被评为2022年中国科学十大进展。基于这一全新原理与技术，东方电气集团与谢和平院士团队专门研制了漂浮式海上制氢平台（9米×7米×3.5米）以及海上风电智慧稳定供电系统。自2023年5月17日至26日，于福清市兴化湾海域对接海上风电连续稳定运行10天，首次实现了海上风电无淡化海水直接电解制氢的海试成功。
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。
谢和平院士表示，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。
产业化进程跨出一大步
本次海试的全新原理技术无需海水淡化过程的成本及工程投入、无需海水输运过程的成本及工程投入、无需淡化后海水污染处理过程的成本及工程投入。所以，本原理技术成本仅是海上风电上网电价（0.2元~0.3元/度）×单位制氢过程能耗，即每生产1千克氢气成本在11.2元~16.8元，略高于煤制灰氢成本（每生产1千克氢气成本在9元~12元），明显低于天然气制蓝氢成本（每生产1千克氢气成本在20元~24元）。随着未来海上风电技术的进一步发展和上网电价下降，海水直接制氢成本有望低于煤制灰氢成本。这次成功海试也可以作为未来实现并联式（目标从每小时生产10标准立方氢气到每小时生产100标准立方氢气）大规模海水直接制氢的直接验证。
可再生能源海水无淡化原位直接电解制氢平台。
谢和平院士表示：“这是我们迈向全球海水直接电解制氢新时代三步走策略当中的第一步也是关键一步。我们真正耦合了海上可再生能源，并在海洋真实、复杂的环境中实现了无需淡化的海水直接电解制氢。接下来，第二步我们将全力攻关第二代抗海洋环境干扰的海水直接电解制氢核心技术，迭代发展更高效、更高兼容性、更高稳定性的第二代核心技术及装备，始终保持无淡化海水直接制氢的原理与技术领先优势，引领全球非纯水电解制氢新模式。第三步与东方电气一起共同面向全球企业建立产业化联盟来全面推进产业化，同时我们团队将探索攻关第三代和第四代更规模化、更智能化的核心技术及装备，引领海上风电等可再生能源与海水直接电解制氢一体化全新工业模式造福人类。”
此次海试成功充分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，意味着正式迈入了海水直接电解制氢新时代。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。同时未来可构建与海上可再生能源相结合的一体化原位海水制氢工厂，成为近深远海可再生电力大规模开发的破局关键，加速推进形成多能互补的中国原创“海洋绿氢”全球新兴战略产业，并助力我国形成从独创性原理、颠覆性技术、国产化装备到特色电解制氢工业模式的全链条式零碳氢能发展路径，提供碳中和路径下的零碳能源中国方案、中国智慧、中国标准。
（受访单位供图）
（原标题《酷！全球首次 深大院士团队领衔海上风电无淡化海水原位直接电解制氢海试成功》）
编辑 王子烨 审读 韩绍俊 二审 高原 三审 詹婉容
