海水制氢引关注！哪种海水制氢方式切实可行？

海洋是地球上最大的氢矿，海水制氢是未来重要的发展方向，随着技术的突破，海水制氢为我国绿氢的发展带来更多的可能。然而由于海水成分非常复杂，海水制氢也面临着诸多挑战。

 海水制氢包括海水间接制氢和海水直接制氢两种技术路线。

 海水间接制氢是先淡化海水后制氢，本质上是淡水制氢，是一种当前较为成熟的制氢路径。但该技术对淡化设备依赖较大，工程建设难度高，导致制氢成本颇高。

 海水直接制氢则是利用电解或光解的方式制氢，虽然经过大量的研究，但迄今为止仍未有突破性的理论避免海水中复杂成分对制氢的影响，海水制氢面临着以下难题。

 1.海水成分复杂，会腐蚀电解槽部件。2.海水中杂质会在催化剂表面及例子交换膜上沉积，导致催化剂快速失活。3.海水中氧离子和氢氧根离子浓度很低，电解效率低。

 对于上述难题，2022年11月，深圳大学、四川大学谢和平团队另辟蹊径，开创性地提出了海水无淡化原位直接电解制氢技术。

 这一理论的关键是将基于自驱动相变机制的原味水净化工艺集成到海水电解中。通过物理力学与电化学的结合，建立相变迁移驱动的海水直接制氢理论模型，其中应用疏水多孔聚四氟乙烯防水透气膜作为气路界面，采用浓氢氧化钾溶液作为自阻尼电解质。运行过程中海水侧和电解质侧的水蒸气压力差导致海水自发蒸发，以水蒸气的形式通过薄膜扩散到电解质侧，晶电解质吸收后重新液化。在过程中从海水原位生成纯水进行电解，当水的迁移速率等于电解速率时，海水和电解质之间建立新的热力学平衡，通过“液-气-液”的机制实现连续稳定的水转移，为电解提供淡水。简单来说就是通过蒸汽压差的物理力学驱动，来隔开海水中复杂元素及微生物对电解制氢的影响。

相变迁移驱动的海水无淡化原位直接电解制氢原理（a）典型海水电解制氢装置示意图 （b）基于液-气-液相变的水净化迁移机理及驱动力示意图

 2023年6月2日，全球首次海上风电无淡化海水直接电解制氢技术装备在福建海试成功，在经受了8级大风、1米高海浪、暴雨等海洋环境的考验后，漂浮式海上制氢平台“东福一号”仍连续稳定运行了超过240小时，验证了海水无淡化原位直接电解制氢技术的可行性与稳定性，本次海试成功对我国海水制氢产业发展具有重要意义，推动海水直接电解制氢技术逐步走向产业化。

“海上风电等可再生能源利用-海水氢能生产”漂浮式平台

 除海上风电无淡化海水直接制氢项目外，国内海水制氢领域一系列利好项目纷纷启动。

 2022年11月，图灵科创自研的镍基锰化合物电极亮相，能够自海水中稳定高效工作，降低电解槽对纯水的依赖性，提高制氢设备的环境普适性。

 11月30日，明阳集团CZ9海上风电场示范项目动工，计划建设成“海上风电+海洋牧场+海水制氢”的立体化海洋能源创新开发示范项目。

2023年1月，大连市普兰店海水制氢产业一体化示范项目正式开工，预计于10月1日正式建成投产，形成年发电量1.37亿千瓦时绿电和年产2000吨的新能源绿氢产能，并在未来三年内逐步形成200兆瓦新能源发电、10000吨绿氢的产业规模。

 电解海水制氢主要有两方面优势：一是海上制氢可以解决海上可再生电力消纳问题，二是海水资源丰富，相比淡水资源有数量上的优势。

 而海水原位制氢技术优势更为明显，集“海上风电可再生能源利用-海水资源利用-氢能生产”为一体，有望实现将取之不尽的“海水资源”转化为“海水能源”。另一方面，无淡化原位制氢技术还可以应用在其他场景，如油田采油废水、工业废水、火电厂废水、城市废水等，拥有巨大的市场空间。

 但要仍需要认识到，海水制氢技术仍处于发展的初级阶段，技术成熟需要时间，需要各企业深入研究，攻克难题，共同推进海水制氢产业化。未来，海水制氢要完善自身产业链，在制氢、储氢、运氢等各个环节都做到产业化发展，同时带动电解槽、海上运输、海工装备等相关产业的发展。