中國儲能網訊：“綠氫”是未來能源結構的核心。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)模化示范工程項目。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。通過在海水與電解液間構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移，形成了界面壓力差海水自發(fā)相變傳質的力學驅動機制，實現(xiàn)了海水中雜質組分的完全分離，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、電解質自激發(fā)驅動連續(xù)制氫、多相界面穩(wěn)態(tài)自調節(jié)等多項原創(chuàng)技術突破，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，電解質內的雜質離子含量始終比海水相應離子低4個數量級，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突破，有望真正將取之不盡的海水資源轉變?yōu)楹Ｋ茉础?
該原理技術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)同治理和能源生產提供多效利用新思路和新技術，有望形成污水、鹽湖水電解制氫新產業(yè)，擴展電解水制氫技術的想象空間。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，將成為海上風電大規(guī)模開發(fā)利用的破局關鍵。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。
