海水制氫連獲重大突破！國内外正在積極推進産業化

海洋是地球上最大的氫礦，結合海上風光發電技術，通過取之不盡的海水資源直接制氫，将為綠氫産業的發展提供全新路徑。

按照是否需要提前對海水進行淡化處理，海水制氫分為直接電解制氫和間接電解制氫兩類路線。相比于間接制氫，海水直接制氫路線簡化了工藝流程，是以更容易實作降本目标。

近年來，來自全球各地的科研團隊先後在海水電解制氫方面實作突破，海水制氫技術快速發展。此外，國内外企業正在積極推進海水制氫産業化發展，多個海水制氫項目陸續啟動。

深圳大學、四川大學謝和平院士團隊

2022年11月30日，深圳大學、四川大學謝和平院士團隊在Nature期刊上發表了海水原位直接電解制氫相關研究成果。該研究采用實體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，徹底隔絕海水離子，實作了無淡化過程、無副反應、無額外能耗的海水原位直接電解制氫原理與技術重大突破。

2022年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深圳大學、四川大學謝和平院士團隊，共同簽署了“海水無淡化原位直接電解制氫原創技術中試和産業化推廣應用”四方合作協定。

2023年6月，經中國工程院專家組現場考察後确認，全球首次海上風電無淡化海水原位直接電解制氫技術海上中試在福建興化灣海上風電場獲得成功。

2023年10月，東福院與中國石油長慶油田分公司簽署項目合作協定，将無淡化海水原位直接電解制氫技術應用于長慶油田。這是該技術在海上中試成功後，首次應用于工業廢水制氫領域。項目未來探索将海水制氫技術拓展到節能環保領域，為石化廢水、煉鋼廢水等工業廢水制氫提供路線參考。

南京大學現代工學院李朝升課題組

近日，在海水制氫技術方面，南京大學取得了重大突破。南京大學現代工學院李朝升課題組設計了一種基于層狀雙氫氧化合物（CoFe-LDHs）電催化劑來應對海水中高濃度的Cl−為電解海水制氫帶來的挑戰。

據了解，相關成果已經以“Ultrastable electrocatalytic seawater splitting at ampere-level current density”為題，于2024年2月9日在Nature Sustainability（2024, 7, 158‒167）上發表。值得一提的是，這一研究還得到了國家傑出青年科學基金、國家重點研發計劃、江蘇省前沿引領技術基礎研究和南京大學卓越計劃等項目資助。

天津大學淩濤教授與澳洲阿德萊德大學喬世璋教授團隊

2023年1月30日，天津大學淩濤教授與澳洲阿德萊德大學喬世璋教授團隊合作在Nature Energy期刊上發表了海水制氫研究成果。該成果通過在常見的催化劑表面引入硬路易斯酸材料，在催化劑表面建構了局部堿性的反應微環境，在不經過淨化、脫鹽處理和不添加強堿的條件下，在近中性的天然海水中實作了高效穩定的電解制氫。

大連潔淨能源集團有限公司

2023年1月28日，大連市普蘭店區海水制氫産業一體化示範項目正式開工。該項目投産後，将形成年發電量1.37億千瓦時和年産2000噸的新能源綠氫産能，并在未來三年計劃累計投資約30億元，逐漸形成500兆瓦新能源發電、10000噸綠氫的産業規模。

海水制氫産業一體化示範項目将充分利用普蘭店區灘塗光伏資源優勢及大連市技術研發、儲能裝置、制氫裝置、加氫裝置、氫燃料電池、整車、氫能消納等可實作完整産業鍊本地化的優勢，打造國内首例，集灘塗光伏、儲能、海水淡化、電解制氫為一體，嘗試風光耦合及大規模不受上網名額限制的孤網運作模式的氫能源産業一體化示範項目。

中國科學院大連化物所

2023年10月消息，中國科學院大連化物所圍繞近岸/離岸海上風電制氫的需求，研發出一條以海水為原料制備氫氣聯産淡水的新技術，并依托該技術完成了25千瓦級裝置的測試驗證。

團隊利用電解水産生的廢熱作為海水低溫制淡水的熱源，建立了廢熱回收系統，并與海水低溫淡化技術進行內建耦合，研發出海水制氫聯産淡水新技術。相比傳統淡水電解水制氫，該技術省去了廢熱移除所必需的換熱器單元，以及與之配套的冷卻媒體，減少了裝置成本與能耗。

在此基礎上，團隊研制出了25千瓦級海水制氫聯産淡水裝置。運作結果顯示，以海水為原料可實作高效電解水制氫聯産淡水，氫氣産能可達3噸/年，産生的淡水在滿足自身電解需求的基礎上，可額外聯産淡水6噸/年，證明了海水制氫聯産淡水新技術的可行性與先進性，有望為近岸/離岸海上風電規模化制氫提供具備核心競争力的技術支撐。

牛津大學&華東理工大學

2024年1月4日，英國牛津大學Edman Tsang團隊與華東理工大學吳新平團隊合作，在Nature Catalysis期刊上發表了其研究成果。該成果報道了一種太陽光驅動下海水高溫分解産氫的新政策，取得了高達15.9%的能量轉化效率，超過了目前已報道的同類體系。

該成果清晰地揭示了海水中電解質離子在該催化體系中促進光生載流子分離的作用機制，對該體系在納米甚至原子尺度有了新的認識，創新地提出了電解質輔助極化效應，并初步探究了其在實際生産應用中的可行性。

中國科學院理化所

2024年2月消息，中國科學院理化技術研究所提出了一種海水制氫的新政策——利用電化學重整廢棄的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑膠，從海水中提取出氫氣。該研究為廢棄塑膠和海洋資源的利用以及綠色氫能生産提供了新思路，有望為解決全球能源危機和環境污染問題作出貢獻。

研究團隊設計出一種名為“钯-四氧化二钴銅”的複合電催化劑，成功破解了電解水制氫降本增效的難題。這種催化劑不僅可以高選擇性地将廢棄PET塑膠轉化為高附加值的乙醇酸，還能有效提升海水制氫效率并降低成本。在模拟海水環境中，該體系在1.6安培的電流下，穩定運作時長超100小時，顯示出較高的實用性和穩定性。

南韓現代重工

2021年3月，南韓材料科學研究所宣布，該所的研究團隊在南韓國内首次成功開發了可利用海水直接生産綠氫并劃時代地降低氫氣生産單價的“陰離子交換膜（AEMs）海水電解技術”。現代重工已與釜山大學、南韓材料科學研究所共同開發了海水電解催化劑及電極技術，與首爾大學共同開發了水電解系統工程解析模型等。

2023年2月，現代重工、南韓造船海洋、現代石油銀行、南韓材料科學研究所、首爾大學、釜山大學、三星泰科、HEESUNG CATALYSTS CORPORATION等8家企業、科研機構、高校共同簽署了海水電解系統核心技術開發業務協定。

印度理工學院馬德拉斯分校

印度理工學院馬德拉斯分校的新技術和研究旨在直接利用豐富的海水來制造綠氫以減少對淡水的需求。研究人員使用碳基支撐材料代替金屬作為電極，幾乎消除了電極在海水中腐蝕的可能性。印度理工學院馬德拉斯分校開發的技術可用于工業和生活廢水處理。他們已經計劃開始利用工業廢水進行實驗。

澳洲皇家墨爾本理工學院

由皇家墨爾本理工學院（RMIT）進階研究員納西爾·馬哈茂德博士上司的團隊成功地從海水中電解制得氫氣，同時繞過了昂貴的海水淡化過程。馬哈茂德和他的團隊開發了專門針對海水的催化劑。與其他催化劑相比，這些新型催化劑更加高效、穩定且更具成本效益。該技術通過一種簡單的方法改變催化劑的内部化學性質，由于催化劑容易制造且生産成本更低，是以有助于擴大海水電解的規模。該技術可顯着降低電解槽的成本，研究人員的下一步是開發一種新型電解槽，使用一系列催化劑有效生産大量氫氣。

斯坦福大學SLAC團隊

斯坦福大學SLAC團隊通過雙膜系統直接利用海水電解生産氫氣。目前大部分電解水制氫系統使用單層膜。SLAC團隊研究使用兩層隔膜系統，該系統可以減少氯離子到達陽極并氧化的情況。質子穿過其中一層膜到達可以被富集的場所，并通過與陰極互相作用轉化為氫氣。系統中的第二層膜僅允許陰離子（例如氯離子）通過，而另一層膜上帶有電負性的基團。SLAC團隊表示在實驗中，帶負電的膜被證明可以高效地阻擋幾乎所有的氯離子，并且他們的系統在運作時不會産生氯氣等有毒副産物。

英國ERM公司Dolphyn項目

ERM公司Dolphyn項目利用分散式制氫模式，通過在風機平台上設定水電解制氫裝置實作大規模的分散式制氫，将電解制氫子產品和風力發電子產品內建在半潛式風機平台上，氫氣通過北海現有油氣管道輸往英國本土。這是一個融合了尖端浮動風能和制氫技術的革命性解決方案。

該內建系統将利用海上風資源的力量來推動大規模綠色氫的生産。這一創新解決方案采用子產品化設計，将電解和 10 MW 風力渦輪機結合在系泊浮動下部結構上。其結果是一個完全內建的系統，能夠從海水中生産綠色氫氣，僅由風能提供動力。

中國科學院甯波材料研究所

2023年6月，中國科學院甯波材料所釋出消息稱，該研究所在海水電解制氫大尺寸、高穩定陰極技術方面取得進展，為解決海水電解制氫過程中面向工業規模化放大的高性能陰極合成提供了新的合成方法。研究所對合成陰極的性能和成本的評估顯示，該電極具備在工業規模下可持續制氫的潛力。

法國氫技術公司 Lhyfe

2022年9月，法國氫技術公司Lhyfe啟動了其Sealhyfe 海上制氫平台項目，該平台同時結合了太陽能、風能和波浪能，通過電解海水以獲得可再生綠氫。

2023年6月，法國Lhyfe公司宣布其首個海上氫生産試點項目Sealhyfe投産，成功在大西洋生産出第一公斤綠氫。Sealhyfe 項目采用Plug提供的EX-425D型号PEM電解槽，電力來自浮動風力渦輪機提供的海上風電。Lhyfe同時宣布了HOPE項目（歐洲海上制氫項目），該項目預計将于2026年在比利時奧斯坦德附近每天生産高達4噸氫氣。

電解槽制造公司 Ohmium與膜蒸餾技術公司Aquastill

2023年7月設計、先進質子交換膜 (PEM) 電解槽的制造商 Ohmium International（“Ohmium”）宣布與子產品化膜蒸餾技術的上司者之一的Aquastill進行戰略合作，利用廢熱進行海水淡化并制取氫氣。

通過将 Aquastill 的海水淡化能力與 Ohmium 的子產品化電解槽相結合，此次合作将為沿海地區的企業創造新的脫碳機會，提供更高效、可持續和低成本的清潔能源。此外，将質子交換膜電解槽與海上風電場耦合，子產品化海水淡化裝置的創新內建将促進具有成本效益的綠氫生産。Ohmium 和 Aquastill 已開始評估這些技術的內建可行性，旨在盡快将這些技術投入商業使用。

南韓船舶與海洋工程研究所

2023年7月20日，南韓船舶與海洋工程研究所（KRISO）宣布，其研發的海上制氫平台已經獲得美國船級社（ABS）的原則性準許（AiP）。該平台是一座可以利用海洋可再生能源發電以生産綠色氫氣的環保型平台。該平台由海水淡化系統、水電解系統、壓縮系統以及加壓儲氫系統組成。

來源：亞化咨詢