海水直接電解制氫再獲重大進展

近日，中國工程院院士謝和平團隊與東方電氣合作，在《自然—通訊》上發表研究成果。該研究基于謝和平團隊于2022年11月30日在《自然》上發文開創的相變遷移海水直接電解制氫全新原理與技術，圍繞在真實大海中實現海水直接制氫面臨的海水多場耦合復雜工況帶來的波動性等科學難題與工程空白，提出了抵抗真實大海不可控海洋波動環境的海水直接制氫全新路徑與技術。

據介紹，該研究系統研究了不同海水組分（深圳灣、興化灣）濃度變化導致的界面蒸氣壓差差異，闡明了濃度動態變化下相變遷移過程的自調控自適應機制。同時，首次揭示了在不同海浪波形（恒流、亂流等）、波高、波寬條件下的相變遷移過程規律與影響機制，表明了在海浪一定程度沖擊下有利于防止界面濃度極化從而提升相變傳質效果。

基于界面傳質面積動態變化規律，團隊建立了真實海浪波動下的相變遷移海水制氫理論模型，并在實驗室模擬海洋環境下實現了500h以上穩定性，未發生催化劑腐蝕、毒性和腐蝕性，充分驗證了電解系統、防水透氣層等核心關鍵部件在復雜環境下的耐受性與抵御能力，為在真實大海不可控波動環境下規模化海水直接電解制氫提供了理論指導并奠定未來產業化發展基礎。

為了進一步驗證相變遷移海水制氫技術在真實大海中的可行性可靠性，團隊與東方電氣集團聯合設計研制了1.2 Nm3/h海上可再生能源海水無淡化原位直接電解制氫漂浮平臺，在福建省興化灣3~8級大風、0.3~0.9米海浪干擾下，首次與海上風電直接對接，連續穩定運行10天，海水雜質離子阻隔率高達99.99%以上，制氫純度達到99.9%~99.99%，首次構建了與再生能源相結合的一體化海水直接制氫全新模式，有望打造全球海上可再生能源直接海水制氫新賽道。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-49639-6