水電解制氫，被認(rèn)為是非常重要的綠氫制備技術(shù)，目前已商業(yè)化的水電解技術(shù)均以淡水為電解液。眾所周知，全球淡水資源極其有限，隨著水電解制氫規(guī)模化應(yīng)用，這無疑加劇了淡水資源短缺問題。與之相比，海水資源豐富，由此便有了“海水制氫”的想法。

海水制氫

海水占地球全部水量的96.5%，與淡水不同，其成分非常復(fù)雜，涉及的化學(xué)物質(zhì)及元素有90多種。海水中所含有的大量離子、微生物和顆粒等，會導(dǎo)致制取氫氣時(shí)產(chǎn)生副反應(yīng)競爭、催化劑失活、隔膜堵塞等問題。

為此，以海水為原料的制氫技術(shù)形成了兩種不同的路線。其一，海水直接制氫，即是基于天然海水，主要通過電解或光解方式制取。其二， 海水間接制氫，則是對海水進(jìn)行脫鹽、除雜處理，將海水先淡化形成高純度淡水，再進(jìn)行制氫。

兩大優(yōu)勢

1. 海上制氫平臺可作為能源的長期儲存或精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)場所，能讓綠色能源與化工生產(chǎn)系統(tǒng)緊密結(jié)合。

2. 海上制氫平臺可以解決深遠(yuǎn)?？稍偕娏ο{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(yuǎn)?？稍偕茉吹闹饕獞?yīng)用方式。

技術(shù)難點(diǎn)

• 海水對電解槽的腐蝕

海水的成分復(fù)雜，如溶解的離子、細(xì)菌、雜質(zhì)等，會對電解槽部件產(chǎn)生腐蝕。

• 海水中雜質(zhì)會導(dǎo)致催化劑失活

雜質(zhì)會在離子交換膜和催化劑表面的沉積黏附，導(dǎo)致離子通道以及催化活性位點(diǎn)的堵塞，使得催化劑快速失活。

• 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(zhì)速率緩慢，使得電解效率較低。

研究現(xiàn)狀

目前，光解海水制氫還處于早期研究和試驗(yàn)階段，仍面臨諸多挑戰(zhàn)，而海水電解制氫研發(fā)已取得了一定的進(jìn)展。 2022年，謝和平院士團(tuán)隊(duì)在海水直接制氫領(lǐng)域取得重大原創(chuàng)突破，創(chuàng)新性地建立了相變遷移驅(qū)動的海水無淡化原位直接電解制氫全新原理與技術(shù)。 國內(nèi)外出現(xiàn)不少海水制氫示范項(xiàng)目，但仍是小規(guī)模試點(diǎn)，且大多處于在建或擬建階段。

海水制氫，能充分利用海洋可再生能源和水資源，是一種極具發(fā)展前景的制氫技術(shù)。隨著產(chǎn)業(yè)鏈的不斷完善，海水制氫將推動立體化海洋能源高質(zhì)量發(fā)展，為相關(guān)領(lǐng)域如海上風(fēng)電、海上交通等帶來廣闊的發(fā)展空間，產(chǎn)生巨大的綠色經(jīng)濟(jì)效益。