海洋是地球上最大的氫礦，結(jié)合海上風(fēng)光發(fā)電技術(shù)，通過(guò)取之不盡的海水資源直接制氫，將為綠氫產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供全新路徑。

按照是否需要提前對(duì)海水進(jìn)行淡化處理，海水制氫分為直接電解制氫和間接電解制氫兩類路線。相比于間接制氫，海水直接制氫路線簡(jiǎn)化了工藝流程，因此更容易實(shí)現(xiàn)降本目標(biāo)。

近年來(lái)，來(lái)自全球各地的科研團(tuán)隊(duì)先后在海水電解制氫方面實(shí)現(xiàn)突破，海水制氫技術(shù)快速發(fā)展。此外，國(guó)內(nèi)外企業(yè)正在積極推進(jìn)海水制氫產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，多個(gè)海水制氫項(xiàng)目陸續(xù)啟動(dòng)。

深圳大學(xué)、四川大學(xué)謝和平院士團(tuán)隊(duì)

2022年11月30日，深圳大學(xué)、四川大學(xué)謝和平院士團(tuán)隊(duì)在Nature期刊上發(fā)表了海水原位直接電解制氫相關(guān)研究成果。該研究采用物理力學(xué)與電化學(xué)相結(jié)合的全新思路，建立了相變遷移驅(qū)動(dòng)的海水無(wú)淡化原位直接電解制氫全新原理與技術(shù)，徹底隔絕海水離子，實(shí)現(xiàn)了無(wú)淡化過(guò)程、無(wú)副反應(yīng)、無(wú)額外能耗的海水原位直接電解制氫原理與技術(shù)重大突破。

2022年12月16日，東方電氣股份有限公司、東方電氣（福建）創(chuàng)新研究院有限公司與深圳大學(xué)、四川大學(xué)謝和平院士團(tuán)隊(duì)，共同簽署了“海水無(wú)淡化原位直接電解制氫原創(chuàng)技術(shù)中試和產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用”四方合作協(xié)議。

2023年6月，經(jīng)中國(guó)工程院專家組現(xiàn)場(chǎng)考察后確認(rèn)，全球首次海上風(fēng)電無(wú)淡化海水原位直接電解制氫技術(shù)海上中試在福建興化灣海上風(fēng)電場(chǎng)獲得成功。

2023年10月，東福院與中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司簽署項(xiàng)目合作協(xié)議，將無(wú)淡化海水原位直接電解制氫技術(shù)應(yīng)用于長(zhǎng)慶油田。這是該技術(shù)在海上中試成功后，首次應(yīng)用于工業(yè)廢水制氫領(lǐng)域。項(xiàng)目未來(lái)探索將海水制氫技術(shù)拓展到節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，為石化廢水、煉鋼廢水等工業(yè)廢水制氫提供路線參考。

南京大學(xué)現(xiàn)代工學(xué)院李朝升課題組

近日，在海水制氫技術(shù)方面，南京大學(xué)取得了重大突破。南京大學(xué)現(xiàn)代工學(xué)院李朝升課題組設(shè)計(jì)了一種基于層狀雙氫氧化合物（CoFe-LDHs）電催化劑來(lái)應(yīng)對(duì)海水中高濃度的Cl?為電解海水制氫帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

據(jù)了解，相關(guān)成果已經(jīng)以“Ultrastable electrocatalytic seawater splitting at ampere-level current density”為題，于2024年2月9日在Nature Sustainability（2024, 7, 158?167）上發(fā)表。值得一提的是，這一研究還得到了國(guó)家杰出青年科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、江蘇省前沿引領(lǐng)技術(shù)基礎(chǔ)研究和南京大學(xué)卓越計(jì)劃等項(xiàng)目資助。

天津大學(xué)凌濤教授與澳大利亞阿德萊德大學(xué)喬世璋教授團(tuán)隊(duì)

2023年1月30日，天津大學(xué)凌濤教授與澳大利亞阿德萊德大學(xué)喬世璋教授團(tuán)隊(duì)合作在Nature Energy期刊上發(fā)表了海水制氫研究成果。該成果通過(guò)在常見的催化劑表面引入硬路易斯酸材料，在催化劑表面構(gòu)建了局部堿性的反應(yīng)微環(huán)境，在不經(jīng)過(guò)凈化、脫鹽處理和不添加強(qiáng)堿的條件下，在近中性的天然海水中實(shí)現(xiàn)了高效穩(wěn)定的電解制氫。

大連潔凈能源集團(tuán)有限公司

2023年1月28日，大連市普蘭店區(qū)海水制氫產(chǎn)業(yè)一體化示范項(xiàng)目正式開工。該項(xiàng)目投產(chǎn)后，將形成年發(fā)電量1.37億千瓦時(shí)和年產(chǎn)2000噸的新能源綠氫產(chǎn)能，并在未來(lái)三年計(jì)劃累計(jì)投資約30億元，逐步形成500兆瓦新能源發(fā)電、10000噸綠氫的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

海水制氫產(chǎn)業(yè)一體化示范項(xiàng)目將充分利用普蘭店區(qū)灘涂光伏資源優(yōu)勢(shì)及大連市技術(shù)研發(fā)、儲(chǔ)能設(shè)備、制氫設(shè)備、加氫設(shè)備、氫燃料電池、整車、氫能消納等可實(shí)現(xiàn)完整產(chǎn)業(yè)鏈本地化的優(yōu)勢(shì)，打造國(guó)內(nèi)首例，集灘涂光伏、儲(chǔ)能、海水淡化、電解制氫為一體，嘗試風(fēng)光耦合及大規(guī)模不受上網(wǎng)指標(biāo)限制的孤網(wǎng)運(yùn)行模式的氫能源產(chǎn)業(yè)一體化示范項(xiàng)目。

中國(guó)科學(xué)院大連化物所

2023年10月消息，中國(guó)科學(xué)院大連化物所圍繞近岸/離岸海上風(fēng)電制氫的需求，研發(fā)出一條以海水為原料制備氫氣聯(lián)產(chǎn)淡水的新技術(shù)，并依托該技術(shù)完成了25千瓦級(jí)裝置的測(cè)試驗(yàn)證。

團(tuán)隊(duì)利用電解水產(chǎn)生的廢熱作為海水低溫制淡水的熱源，建立了廢熱回收系統(tǒng)，并與海水低溫淡化技術(shù)進(jìn)行集成耦合，研發(fā)出海水制氫聯(lián)產(chǎn)淡水新技術(shù)。相比傳統(tǒng)淡水電解水制氫，該技術(shù)省去了廢熱移除所必需的換熱器單元，以及與之配套的冷卻介質(zhì)，減少了設(shè)備成本與能耗。

在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)研制出了25千瓦級(jí)海水制氫聯(lián)產(chǎn)淡水裝置。運(yùn)行結(jié)果顯示，以海水為原料可實(shí)現(xiàn)高效電解水制氫聯(lián)產(chǎn)淡水，氫氣產(chǎn)能可達(dá)3噸/年，產(chǎn)生的淡水在滿足自身電解需求的基礎(chǔ)上，可額外聯(lián)產(chǎn)淡水6噸/年，證明了海水制氫聯(lián)產(chǎn)淡水新技術(shù)的可行性與先進(jìn)性，有望為近岸/離岸海上風(fēng)電規(guī)?；茪涮峁┚邆浜诵母?jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)支撐。

牛津大學(xué)&華東理工大學(xué)

2024年1月4日，英國(guó)牛津大學(xué)Edman Tsang團(tuán)隊(duì)與華東理工大學(xué)吳新平團(tuán)隊(duì)合作，在Nature Catalysis期刊上發(fā)表了其研究成果。該成果報(bào)道了一種太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)下海水高溫分解產(chǎn)氫的新策略，取得了高達(dá)15.9%的能量轉(zhuǎn)化效率，超過(guò)了目前已報(bào)道的同類體系。

該成果清晰地揭示了海水中電解質(zhì)離子在該催化體系中促進(jìn)光生載流子分離的作用機(jī)制，對(duì)該體系在納米甚至原子尺度有了新的認(rèn)識(shí)，創(chuàng)新地提出了電解質(zhì)輔助極化效應(yīng)，并初步探究了其在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中的可行性。

中國(guó)科學(xué)院理化所

2024年2月消息，中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所提出了一種海水制氫的新策略——利用電化學(xué)重整廢棄的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料，從海水中提取出氫氣。該研究為廢棄塑料和海洋資源的利用以及綠色氫能生產(chǎn)提供了新思路，有望為解決全球能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題作出貢獻(xiàn)。

研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種名為“鈀-四氧化二鈷銅”的復(fù)合電催化劑，成功破解了電解水制氫降本增效的難題。這種催化劑不僅可以高選擇性地將廢棄PET塑料轉(zhuǎn)化為高附加值的乙醇酸，還能有效提升海水制氫效率并降低成本。在模擬海水環(huán)境中，該體系在1.6安培的電流下，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)超100小時(shí)，顯示出較高的實(shí)用性和穩(wěn)定性。

韓國(guó)現(xiàn)代重工

2021年3月，韓國(guó)材料科學(xué)研究所宣布，該所的研究團(tuán)隊(duì)在韓國(guó)國(guó)內(nèi)首次成功開發(fā)了可利用海水直接生產(chǎn)綠氫并劃時(shí)代地降低氫氣生產(chǎn)單價(jià)的“陰離子交換膜（AEMs）海水電解技術(shù)”?，F(xiàn)代重工已與釜山大學(xué)、韓國(guó)材料科學(xué)研究所共同開發(fā)了海水電解催化劑及電極技術(shù)，與首爾大學(xué)共同開發(fā)了水電解系統(tǒng)工程解析模型等。

2023年2月，現(xiàn)代重工、韓國(guó)造船海洋、現(xiàn)代石油銀行、韓國(guó)材料科學(xué)研究所、首爾大學(xué)、釜山大學(xué)、三星泰科、HEESUNG CATALYSTS CORPORATION等8家企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、高校共同簽署了海水電解系統(tǒng)核心技術(shù)開發(fā)業(yè)務(wù)協(xié)議。

印度理工學(xué)院馬德拉斯分校

印度理工學(xué)院馬德拉斯分校的新技術(shù)和研究旨在直接利用豐富的海水來(lái)制造綠氫以減少對(duì)淡水的需求。研究人員使用碳基支撐材料代替金屬作為電極，幾乎消除了電極在海水中腐蝕的可能性。印度理工學(xué)院馬德拉斯分校開發(fā)的技術(shù)可用于工業(yè)和生活廢水處理。他們已經(jīng)計(jì)劃開始利用工業(yè)廢水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

澳大利亞皇家墨爾本理工學(xué)院

由皇家墨爾本理工學(xué)院（RMIT）高級(jí)研究員納西爾·馬哈茂德博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)成功地從海水中電解制得氫氣，同時(shí)繞過(guò)了昂貴的海水淡化過(guò)程。馬哈茂德和他的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了專門針對(duì)海水的催化劑。與其他催化劑相比，這些新型催化劑更加高效、穩(wěn)定且更具成本效益。該技術(shù)通過(guò)一種簡(jiǎn)單的方法改變催化劑的內(nèi)部化學(xué)性質(zhì)，由于催化劑容易制造且生產(chǎn)成本更低，因此有助于擴(kuò)大海水電解的規(guī)模。該技術(shù)可顯著降低電解槽的成本，研究人員的下一步是開發(fā)一種新型電解槽，使用一系列催化劑有效生產(chǎn)大量氫氣。

斯坦福大學(xué)SLAC團(tuán)隊(duì)

斯坦福大學(xué)SLAC團(tuán)隊(duì)通過(guò)雙膜系統(tǒng)直接利用海水電解生產(chǎn)氫氣。目前大部分電解水制氫系統(tǒng)使用單層膜。SLAC團(tuán)隊(duì)研究使用兩層隔膜系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以減少氯離子到達(dá)陽(yáng)極并氧化的情況。質(zhì)子穿過(guò)其中一層膜到達(dá)可以被富集的場(chǎng)所，并通過(guò)與陰極相互作用轉(zhuǎn)化為氫氣。系統(tǒng)中的第二層膜僅允許陰離子（例如氯離子）通過(guò)，而另一層膜上帶有電負(fù)性的基團(tuán)。SLAC團(tuán)隊(duì)表示在實(shí)驗(yàn)中，帶負(fù)電的膜被證明可以高效地阻擋幾乎所有的氯離子，并且他們的系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生氯氣等有毒副產(chǎn)物。

英國(guó)ERM公司Dolphyn項(xiàng)目

ERM公司Dolphyn項(xiàng)目利用分散式制氫模式，通過(guò)在風(fēng)機(jī)平臺(tái)上設(shè)置水電解制氫設(shè)備實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的分散式制氫，將電解制氫模塊和風(fēng)力發(fā)電模塊集成在半潛式風(fēng)機(jī)平臺(tái)上，氫氣通過(guò)北?，F(xiàn)有油氣管道輸往英國(guó)本土。這是一個(gè)融合了尖端浮動(dòng)風(fēng)能和制氫技術(shù)的革命性解決方案。

該集成系統(tǒng)將利用海上風(fēng)資源的力量來(lái)推動(dòng)大規(guī)模綠色氫的生產(chǎn)。這一創(chuàng)新解決方案采用模塊化設(shè)計(jì)，將電解和 10 MW 風(fēng)力渦輪機(jī)結(jié)合在系泊浮動(dòng)下部結(jié)構(gòu)上。其結(jié)果是一個(gè)完全集成的系統(tǒng)，能夠從海水中生產(chǎn)綠色氫氣，僅由風(fēng)能提供動(dòng)力。

中國(guó)科學(xué)院寧波材料研究所

2023年6月，中國(guó)科學(xué)院寧波材料所發(fā)布消息稱，該研究所在海水電解制氫大尺寸、高穩(wěn)定陰極技術(shù)方面取得進(jìn)展，為解決海水電解制氫過(guò)程中面向工業(yè)規(guī)模化放大的高性能陰極合成提供了新的合成方法。研究所對(duì)合成陰極的性能和成本的評(píng)估顯示，該電極具備在工業(yè)規(guī)模下可持續(xù)制氫的潛力。

法國(guó)氫技術(shù)公司 Lhyfe

2022年9月，法國(guó)氫技術(shù)公司Lhyfe啟動(dòng)了其Sealhyfe 海上制氫平臺(tái)項(xiàng)目，該平臺(tái)同時(shí)結(jié)合了太陽(yáng)能、風(fēng)能和波浪能，通過(guò)電解海水以獲得可再生綠氫。

2023年6月，法國(guó)Lhyfe公司宣布其首個(gè)海上氫生產(chǎn)試點(diǎn)項(xiàng)目Sealhyfe投產(chǎn)，成功在大西洋生產(chǎn)出第一公斤綠氫。Sealhyfe 項(xiàng)目采用Plug提供的EX-425D型號(hào)PEM電解槽，電力來(lái)自浮動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)提供的海上風(fēng)電。Lhyfe同時(shí)宣布了HOPE項(xiàng)目（歐洲海上制氫項(xiàng)目），該項(xiàng)目預(yù)計(jì)將于2026年在比利時(shí)奧斯坦德附近每天生產(chǎn)高達(dá)4噸氫氣。

電解槽制造公司 Ohmium與膜蒸餾技術(shù)公司Aquastill

2023年7月設(shè)計(jì)、先進(jìn)質(zhì)子交換膜 (PEM) 電解槽的制造商 Ohmium International（“Ohmium”）宣布與模塊化膜蒸餾技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者之一的Aquastill進(jìn)行戰(zhàn)略合作，利用廢熱進(jìn)行海水淡化并制取氫氣。

通過(guò)將 Aquastill 的海水淡化能力與 Ohmium 的模塊化電解槽相結(jié)合，此次合作將為沿海地區(qū)的企業(yè)創(chuàng)造新的脫碳機(jī)會(huì)，提供更高效、可持續(xù)和低成本的清潔能源。此外，將質(zhì)子交換膜電解槽與海上風(fēng)電場(chǎng)耦合，模塊化海水淡化裝置的創(chuàng)新集成將促進(jìn)具有成本效益的綠氫生產(chǎn)。Ohmium 和 Aquastill 已開始評(píng)估這些技術(shù)的集成可行性，旨在盡快將這些技術(shù)投入商業(yè)使用。

韓國(guó)船舶與海洋工程研究所

2023年7月20日，韓國(guó)船舶與海洋工程研究所（KRISO）宣布，其研發(fā)的海上制氫平臺(tái)已經(jīng)獲得美國(guó)船級(jí)社（ABS）的原則性批準(zhǔn)（AiP）。該平臺(tái)是一座可以利用海洋可再生能源發(fā)電以生產(chǎn)綠色氫氣的環(huán)保型平臺(tái)。該平臺(tái)由海水淡化系統(tǒng)、水電解系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)以及加壓儲(chǔ)氫系統(tǒng)組成。