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(chuàng)技術中試和產(chǎn)業(yè)化推廣應用”的四方合作協(xié)議。中國工程院院士謝和平，東方電氣集團黨組成員、副總經(jīng)理張彥軍，深圳大學副校長汪永成等出席簽約儀式。

黨的二十大報告強調(diào)，要以國家戰(zhàn)略需求為導向，集聚力量進行原創(chuàng)性引領性科技攻關，堅決打贏關鍵核心技術攻堅戰(zhàn)。近期，謝和平院士團隊在海水直接制氫領域取得重大原創(chuàng)突破并在《Nature》上發(fā)表了研究論文。該研究首次從物理力學與電化學相結(jié)合的全新思路，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。東方電氣集團將攜手深圳大學、四川大學，投入專項研發(fā)資金，組建四方合作聯(lián)盟繼續(xù)攻關該原創(chuàng)技術的中試和示范、迭代升級和產(chǎn)業(yè)化落地。

謝和平院士指出

海水無淡化原位直接電解制氫原創(chuàng)技術有望打破現(xiàn)有電解水制氫必須向系統(tǒng)供給純水的固有思維，形成從獨創(chuàng)性原理、顛覆性技術、國產(chǎn)化裝備等特色海水直接電解制氫工業(yè)模式的全鏈條式零碳氫能發(fā)展路徑。東方電氣集團是氫能領域的龍頭央企，具有超前戰(zhàn)略發(fā)展布局、商業(yè)模式創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)落地能力，此次協(xié)同創(chuàng)新，可加快該項科技成果的轉(zhuǎn)化應用。

張彥軍表示

氫能是東方電氣集團發(fā)展清潔能源裝備的重要支撐之一。本次聯(lián)合推動海水無淡化原位制氫技術符合當前國家戰(zhàn)略所向和企業(yè)發(fā)展所需，東方電氣集團將大力支持該項技術的創(chuàng)新發(fā)展，推動產(chǎn)學研用深度融合，持續(xù)完善東方電氣集團氫能制儲加用產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局，推動實現(xiàn)高水平科技自立自強，為服務“雙碳”目標實現(xiàn)貢獻“東方”力量。

東方電氣科技信息部，東方電氣(福建)創(chuàng)新研究院有限公司，深圳大學深地科學與綠色能源研究院、四川大學新能源與低碳技術研究院有關負責同志代表四家單位簽署協(xié)議。

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綠色零碳氫能是未來能源發(fā)展的重要方向。預計到2060年，我國氫氣年需求量將達1.3億噸，屆時每年需要消耗約11.7億噸電解用純水。然而，淡水資源緊缺將嚴重制約“綠氫”技術的發(fā)展。海洋是地球上最大的氫礦，向大海要水是未來氫能發(fā)展的重要方向，但復雜的海水成分(約92種化學元素)導致海水制氫面臨諸多難題與挑戰(zhàn)。先淡化后制氫是當前最成熟的海水制氫技術路徑，但該類技術嚴重依賴大規(guī)模淡化設備，工藝流程復雜且占用大量土地資源，進一步推高了制氫成本與工程建設難度。20世紀70年代初有科學家提出了海水直接電解制氫的構(gòu)想。

近半個世紀以來，國內(nèi)外知名研究團隊通過催化劑工程、膜材料科學等手段進行了大量探索研究，旨在破解海水直接電解制氫面臨的析氯副反應、鈣鎂沉淀、催化劑失活等難題。然而，迄今為止，未有突破性的理論與原理徹底避免海水復雜組分對電解制氫的影響，可規(guī)模化的高效穩(wěn)定海水直接電解制氫原理與技術仍是世界空白。

謝和平院士提出了從物理力學與電化學相結(jié)合的全新思路破解海水直接電解制氫面臨的難題與挑戰(zhàn)，從而創(chuàng)造性地開創(chuàng)了海水無淡化原位直接電解制氫新原理與技術。通過將分子擴散、界面相平衡等物理力學過程與電化學反應巧妙結(jié)合，建立了相變遷移驅(qū)動的海水直接電解制氫理論模型，揭示了微米級氣隙通路下界面壓力差對海水自發(fā)相變傳質(zhì)的影響機制，形成了電化學反應協(xié)同海水遷移的動態(tài)自調(diào)節(jié)穩(wěn)定電解制氫方法，破解了有害腐蝕性這一困擾海水電解制氫領域的半世紀難題。

與此同時，研發(fā)團隊研制了全球首套400L/h海水原位直接電解制氫技術與裝備，在深圳灣海水中連續(xù)運行超3200小時，令人信服的從海水中實現(xiàn)了穩(wěn)定和規(guī)模化制氫過程。此外，進一步開發(fā)了酸性和堿性固態(tài)凝膠電解質(zhì)，以表明相變遷移策略適配不同電解質(zhì)材料并有望伴隨PEM和AEM電解技術迭代發(fā)展。同時，該原理技術可探索推廣到多元化水資源(如河水、廢水、鹽湖等)直接原位制氫，為資源富集濃縮與能源生產(chǎn)提供多效利用新思路。

正如《Nature》審稿人對該研究給予的高度評價：“這項工作提供了一種有吸引力的策略，可以將非飲用水用于社會和生態(tài)中可持續(xù)燃料的生產(chǎn)，我認為這是一個重大突破。”

該技術未來可構(gòu)建與海上可再生能源相結(jié)合的一體化原位海水制氫工廠，有望成為深遠海可再生電力大規(guī)模開發(fā)的破局關鍵，加速推進形成多能互補的中國原創(chuàng)“海洋綠氫”全球新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。