海水制氫示范項目“邁步”

 

多名業內人士向高工氫電表示，海水制氫是一項極具前景的制氫技術，國內海水制氫發展已然破冰，但鑒于目前還有諸多技術難題有待解決，要實現產業化還有相當長的一段路要走。

 

 

海水制氫可分為海水直接制氫和海水間接制氫兩種不同的技術路線。目前國內外海水制氫示范項目中，大多采用將海水淡化電解制氫的間接制氫路線，海水直接制氫還處于試驗階段。從進展來看，大多數海水制氫項目都是小規模試點，處于擬建或在建階段。

 

2022年以來，國內企業正加快在海水制氫領域的布局。11月15日，圖靈科創高效海水/堿水電解制氫設備及創新能源利用解決方案首次亮相。其自研的鎳基錳化合物電極能夠在海水中穩定高效工作，消除目前電解槽行業對純水的高度依賴，大幅提高制氫設備的環境普適性。

 

11月30日，明陽集團東方CZ9海上風電場示范項目動工，這是海南首個海洋能源立體開發示范項目，將建設成面向無補貼時代“海上風電+海洋牧場+海水制氫”立體化海洋能源創新開發示范項目。

 

12月16日，東方電氣股份有限公司、東方電氣（福建）創新研究院有限公司與四川大學／深圳大學謝和平院士團隊在深圳簽署“海水無淡化原位直接電解制氫原創技術中試和產業化推廣應用”的四方合作協議，將分三步走戰略推動海水直接電解制氫技術走向產業化。

 

2023年1月28日，大連市普蘭店區海水制氫產業一體化示范項目正式開工。該項目計劃于今年10月1日正式建成投產，形成年發電量1.37億千瓦時綠電和年產2000噸的新能源綠氫產能，并在未來三年計劃累計投資約30億元，逐步形成500兆瓦新能源發電、10000噸綠氫的產業規模。

 

相比國內，早在2019年，國外企業就開始啟動海水制氫項目。荷蘭海王星能源公司2019年參與建立了全球首個海上綠氫試點項目PosHYdon，該項目由海上風力渦輪機產生的電力為制氫裝置提供動力，將海水轉化為軟化水，然后通過電解裝置電解為氫氣和氧氣。項目已于2021年7月開始生產氫氣，每天最多可產生500公斤的綠色氫氣。

 

2020年初，海上風電+制氫Gigastack項目2020年初獲得英國政府750萬英鎊的財政補貼，由世界最大的海上風電開發商Orsted運營；2020年12月，西門子歌美颯在丹麥啟動了全球首個以“孤島模式”運行的風電制氫試點項目Brande Hydrogen，并于2021年1月開始運行。

 

2022年，英國政府向環境資源管理公司（ERM）提供了860萬英鎊（1010萬歐元）的資金，用于ERM Dolpyn浮式海風制氫項目，試驗2023年期間在海上浮動海洋環境中從海水中生產電解氫的系統，并在2025年之前開發商業規模的示范系統；9月，法國氫技術公司 Lhyfe 啟動了其 Sealhyfe 海上制氫平臺項目，該平臺同時結合了太陽能、風能和波浪能，通過電解海水以獲得可再生的綠色氫氣。

 

整體來看，海水制氫的發展潛力正吸引著國內外企業不斷投入與布局，海水制氫在從實驗室走向產業化的路程上邁出了堅實的一步。

 

 

海水制氫作為極具發展前景的制氫技術，主要有兩大優勢：一方面，海上制氫平臺可作為能源的長期儲存或精細化學品的生產場所，能讓綠色能源與化工生產系統緊密結合；另一方面，海上制氫平臺也可以解決深遠海可再生電力消納問題，利用可再生電力就地制氫、制綠氨，或許會成為未來深遠海可再生能源的主要應用方式。

 

“海水制氫是未來很重要的技術發展方向，具有非常好的應用前景。”一名制氫設備企業高層認為，海水制氫能很好地利用沿海城市的海水資源，產出清潔優質的氫氣。

 

雖然海水制氫技術得到了良好的進展，但其研究還不夠深入，要想實現商業化運營，仍然面臨著一些關鍵性挑戰：

 

1、海水對電解槽的腐蝕。海水的成分復雜，如溶解的離子、細菌、雜質等，會對電解槽部件產生腐蝕；2、海水中雜質會導致催化劑失活。雜質會在離子交換膜和催化劑表面的沉積黏附，導致離子通道以及催化活性位點的堵塞，使得催化劑快速失活；3、海水電解效率低。海水中的氫離子以及氫氧根離子濃度很低，在電解過程中其傳質速率緩慢，使得電解效率較低。

 

如何克服這些挑戰？業內已有科研團隊提出了解決方案。中國工程院院士謝和平及其科研團隊從物理力學與電化學相結合的全新思路，建立了相變遷移驅動的海水無淡化原位直接電解制氫全新原理與技術，該技術在隔絕海水離子同時能實現了無淡化過程、無副反應、無額外能耗的高效海水原位直接電解制氫。

 

該團隊的海水直接制氫技術已經計劃在2月于福清縣啟動中試示范驗證，將科研成果走出實驗室，進一步推動海水制氫技術的迭代升級。

 

需正視的是，技術的成熟需要時間。業內人士認為，未來三年內，海水制氫實現產業化還不現實，企業還需要通過海水制氫項目的示范運營，去積累更多的數據來攻關技術難題，推進產業化。

 

面向未來，隨著海水制氫產業鏈在制氫、儲氫、運氫等各個環節的不斷完善，海水制氫有望為相關產業帶來廣闊的發展空間，帶動海工裝備、電解槽、海洋清潔能源、海上交通等多個領域的發展，產生巨大的經濟效益。