海洋是地球上最大的氫礦，海水制氫是未來重要的發(fā)展方向，隨著技術的突破，海水制氫為我國綠氫的發(fā)展帶來更多的可能。然而由于海水成分非常復雜，海水制氫也面臨著諸多挑戰(zhàn)。

 海水制氫包括海水間接制氫和海水直接制氫兩種技術路線。

 海水間接制氫是先淡化海水后制氫，本質上是淡水制氫，是一種當前較為成熟的制氫路徑。但該技術對淡化設備依賴較大，工程建設難度高，導致制氫成本頗高。

 海水直接制氫則是利用電解或光解的方式制氫，雖然經(jīng)過大量的研究，但迄今為止仍未有突破性的理論避免海水中復雜成分對制氫的影響，海水制氫面臨著以下難題。

 1.海水成分復雜，會腐蝕電解槽部件。2.海水中雜質會在催化劑表面及例子交換膜上沉積，導致催化劑快速失活。3.海水中氧離子和氫氧根離子濃度很低，電解效率低。

 對于上述難題，2022年11月，深圳大學、四川大學謝和平團隊另辟蹊徑，開創(chuàng)性地提出了海水無淡化原位直接電解制氫技術。

 這一理論的關鍵是將基于自驅動相變機制的原味水凈化工藝集成到海水電解中。通過物理力學與電化學的結合，建立相變遷移驅動的海水直接制氫理論模型，其中應用疏水多孔聚四氟乙烯防水透氣膜作為氣路界面，采用濃氫氧化鉀溶液作為自阻尼電解質。運行過程中海水側和電解質側的水蒸氣壓力差導致海水自發(fā)蒸發(fā)，以水蒸氣的形式通過薄膜擴散到電解質側，晶電解質吸收后重新液化。在過程中從海水原位生成純水進行電解，當水的遷移速率等于電解速率時，海水和電解質之間建立新的熱力學平衡，通過“液-氣-液”的機制實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的水轉移，為電解提供淡水。簡單來說就是通過蒸汽壓差的物理力學驅動，來隔開海水中復雜元素及微生物對電解制氫的影響。

相變遷移驅動的海水無淡化原位直接電解制氫原理（a）典型海水電解制氫裝置示意圖 （b）基于液-氣-液相變的水凈化遷移機理及驅動力示意圖

 2023年6月2日，全球首次海上風電無淡化海水直接電解制氫技術裝備在福建海試成功，在經(jīng)受了8級大風、1米高海浪、暴雨等海洋環(huán)境的考驗后，漂浮式海上制氫平臺“東福一號”仍連續(xù)穩(wěn)定運行了超過240小時，驗證了海水無淡化原位直接電解制氫技術的可行性與穩(wěn)定性，本次海試成功對我國海水制氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義，推動海水直接電解制氫技術逐步走向產(chǎn)業(yè)化。

“海上風電等可再生能源利用-海水氫能生產(chǎn)”漂浮式平臺

 除海上風電無淡化海水直接制氫項目外，國內(nèi)海水制氫領域一系列利好項目紛紛啟動。

 2022年11月，圖靈科創(chuàng)自研的鎳基錳化合物電極亮相，能夠自海水中穩(wěn)定高效工作，降低電解槽對純水的依賴性，提高制氫設備的環(huán)境普適性。

 11月30日，明陽集團CZ9海上風電場示范項目動工，計劃建設成“海上風電+海洋牧場+海水制氫”的立體化海洋能源創(chuàng)新開發(fā)示范項目。

2023年1月，大連市普蘭店海水制氫產(chǎn)業(yè)一體化示范項目正式開工，預計于10月1日正式建成投產(chǎn)，形成年發(fā)電量1.37億千瓦時綠電和年產(chǎn)2000噸的新能源綠氫產(chǎn)能，并在未來三年內(nèi)逐步形成200兆瓦新能源發(fā)電、10000噸綠氫的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

 電解海水制氫主要有兩方面優(yōu)勢：一是海上制氫可以解決海上可再生電力消納問題，二是海水資源豐富，相比淡水資源有數(shù)量上的優(yōu)勢。

 而海水原位制氫技術優(yōu)勢更為明顯，集“海上風電可再生能源利用-海水資源利用-氫能生產(chǎn)”為一體，有望實現(xiàn)將取之不盡的“海水資源”轉化為“海水能源”。另一方面，無淡化原位制氫技術還可以應用在其他場景，如油田采油廢水、工業(yè)廢水、火電廠廢水、城市廢水等，擁有巨大的市場空間。

 但要仍需要認識到，海水制氫技術仍處于發(fā)展的初級階段，技術成熟需要時間，需要各企業(yè)深入研究，攻克難題，共同推進海水制氫產(chǎn)業(yè)化。未來，海水制氫要完善自身產(chǎn)業(yè)鏈，在制氫、儲氫、運氫等各個環(huán)節(jié)都做到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，同時帶動電解槽、海上運輸、海工裝備等相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。