全球首个海上风电无淡化海水直接电解制氢海试成功

南方⁺ 记者

近日,由深圳大学/四川大学谢和平院士团队与东方电气集团联合打造的全球首个海上风电无淡化海水原位直接电解制氢原理技术装备在福建海试成功。

本次开展的海上风电和海水无淡化直接制氢耦合技术的海上中试示范,连续稳定运行超过240小时。首次成功验证了由中国科学家原创的海水无淡化原位直接电解制氢原理与技术在真实海洋环境下,3-8级大风、0.3-0.9米海浪强干扰下的依托海上风电实施无淡化海水直接电解制氢的可靠性,构建了与再生能源相结合的一体化海水直接制氢氢工厂,有望打造全球海上可再生能源直接海水制氢领域标杆。

谢和平院士团队自2022年11月30日在Nature正刊发表海水制氢原创性成果后,破解了该领域近半个世纪的世界难题,被评为2022年中国科学十大进展。基于这一全新原理与技术,东方电气集团与谢和平院士团队专门研制了漂浮式海上制氢平台(9m×7m×3.5m)以及海上风电智慧稳定供电系统。自2023年5月17日至26日,于福清市兴化湾海域对接海上风电连续稳定运行10天,首次实现了海上风电无淡化海水直接电解制氢的海试成功。


“海上风电等可再生能源利用-海水氢能生产”漂浮式平台

“海上风电等可再生能源利用-海水氢能生产”漂浮式平台

由第三方技术检测机构(四川质检院)的检测数据表明:本次海试制氢规模达1.3 Nm3 H2/h,达到并超出设计值;电解能耗为5 kWh/Nm3 H2;在3-8级海风、0.3-0.9米浪高的真实海洋环境下连续稳定运行10天后海水杂质离子阻隔率仍然高达99.99%以上(与纯净水直接电解制氢效果相当),制氢纯度达到99.9% - 99.99%,稳定性良好。

本次海试的全新原理技术无需海水淡化过程的成本及工程投入、无需海水输运过程的成本及工程投入、无需淡化后海水污染处理过程的成本及工程投入。故本原理技术成本仅是海上风电上网电价(0.2-0.3元/度)×单位制氢过程能耗(5 KWh/Nm3),即11.2-16.8元/kg H2,略高于煤制灰氢成本(9-12元/kg H2),明显低于天然气制蓝氢成本(20-24元/kg H2)。随着未来海上风电技术的进一步发展和上网电价下降,海水直接制氢成本有望低于煤制灰氢成本。

“这是我们迈向全球海水直接电解制氢新时代三步走策略当中的第一步也是关键一步。我们真正耦合了海上可再生能源,并在海洋真实、复杂的环境中实现了无需淡化的海水直接电解制氢。”谢和平院士表示,接下来第二步将全力攻关第二代抗海洋环境干扰的海水直接电解制氢核心技术,迭代发展更高效、更高兼容性、更高稳定性的第二代核心技术及装备,始终保持无淡化海水直接制氢的原理与技术领先优势,引领全球非纯水电解制氢新模式。

第三步则是与东方电气一起共同面向全球企业建立产业化联盟来全面推进产业化,“同时我们团队将探索攻关第三代和第四代更规模化、更智能化的核心技术及装备,引领海上风电等可再生能源与海水直接电解制氢一体化全新工业模式造福人类。”谢和平院士说。

此次海试成功充分标志着海水无淡化原位直接电解制氢在产业化进程上跨出了一大步,意味着正式迈入了海水直接电解制氢新时代。该技术的推广应用将真正开辟集“海上风电等可再生能源利用-海水资源利用-氢能生产”为一体的全新海洋绿氢工业体系,可望形成无淡化、无额外催化剂工程、无海水输运、无污染处理的原位海水直接电解制氢全新模式,真正意义上将取之不尽的“海水资源”转化为“海水能源”。

可再生能源海水无淡化原位直接电解制氢平台

可再生能源海水无淡化原位直接电解制氢平台

同时未来可构建与海上可再生能源相结合的一体化原位海水制氢工厂,成为近深远海可再生电力大规模开发的破局关键,加速推进形成多能互补的中国原创“海洋绿氢”全球新兴战略产业,并助力我国形成从独创性原理、颠覆性技术、国产化装备到特色电解制氢工业模式的全链条式零碳氢能发展路径,提供碳中和路径下的零碳能源中国方案、中国智慧、中国标准。

南方+记者 孙颖

编辑 杨溢子
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