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“綠氫”是未來能源結(jié)構(gòu)的核心。目前傳統(tǒng)的電解水制氫高度依賴純凈水，預計2050年全球每年將在氫能生產(chǎn)上消耗62.1億噸純凈水。在淡水資源匱乏的時代，制氫用水從何而來？

海水占地球總水量的97.5%，向大海要水制氫是未來理想、可持續(xù)發(fā)展的方向。然而，由于海水復雜成分引起的腐蝕性和毒化問題，海水制氫面臨著諸多挑戰(zhàn)。

當前，海水制氫最成熟的技術(shù)路線是通過反滲透設備進行淡化處理后再電解，并在荷蘭、德國等國開展了規(guī)?；痉豆こ添椖?。但該類技術(shù)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，進一步增加了制氫成本與工程建設難度。

自20世紀70年代科學家提出海水直接電解制氫的概念以來，國內(nèi)外多家知名研究團隊圍繞催化劑工程、膜材料科學等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)?；母咝Х€(wěn)定海水直接電解制氫原理與技術(shù)仍是世界空白。

針對這些挑戰(zhàn)，我們的研究團隊首次從物理力學與電化學相結(jié)合的新路徑，開創(chuàng)了海水無淡化無額外耗能的原位直接電解制氫全新原理與技術(shù)。通過在海水與電解液間構(gòu)建微米級的氣液相平衡界面，利用兩者的飽和蒸汽壓差為水遷移動力，使海水中的水以水汽的形式跨膜轉(zhuǎn)移，形成了界面壓力差海水自發(fā)相變傳質(zhì)的力學驅(qū)動機制，實現(xiàn)了海水中雜質(zhì)組分的完全分離，離子阻隔率100%，徹底解決了海水直接制氫存在的析氯、催化劑腐蝕、沉淀、膜堵塞等難題。

我們的研究團隊實現(xiàn)了海水無能耗傳質(zhì)、電解質(zhì)自激發(fā)驅(qū)動連續(xù)制氫、多相界面穩(wěn)態(tài)自調(diào)節(jié)等多項原創(chuàng)技術(shù)突破，自主開發(fā)了全球首套386L·h^-1海水直接制氫原理樣機，在未進行預處理的深圳灣海水中穩(wěn)定運行超過3200小時，與工業(yè)堿性電解水能耗相似。在電解過程中，電解質(zhì)內(nèi)的雜質(zhì)離子含量始終比海水相應離子低4個數(shù)量級，真正實現(xiàn)了無淡化過程、無額外能耗、無催化劑腐蝕、無副反應的規(guī)?；Ｋ苯与娊庵茪涞募夹g(shù)突破，有望真正將取之不盡的海水資源轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ｋ茉础?br />
該原理技術(shù)可探索推廣到多元化水資源，如鹽湖水、污水、廢水、礦井水、油田產(chǎn)出水等直接原位制氫，為資源富集濃縮、污水環(huán)境的協(xié)同治理和能源生產(chǎn)提供多效利用新思路和新技術(shù)，有望形成污水、鹽湖水電解制氫新產(chǎn)業(yè)，擴展電解水制氫技術(shù)的想象空間。此外，隨著我國可再生能源逐步走向深遠海，在風電大規(guī)模并網(wǎng)消納難、遠距離輸送成本高的局限下，這種海水直接電解制氫新技術(shù)，將成為海上風電大規(guī)模開發(fā)利用的破局關(guān)鍵。通過在海上風機平臺上模塊化裝配制氫系統(tǒng)，就地使用天然海水直接電解產(chǎn)氫，形成無淡化過程、無額外催化劑工程、無海水輸運、無污染處理的原位海水直接電解制氫過程。 

原標題：海洋綠氫：將海水“資源”變“能源”