水電解制氫,被認(rèn)為是非常重要的綠氫制備技術(shù),目前已商業(yè)化的水電解技術(shù)均以淡水為電解液。眾所周知,全球淡水資源極其有限,隨著水電解制氫規(guī)模化應(yīng)用,這無疑加劇了淡水資源短缺問題。與之相比,海水資源豐富,由此便有了“海水制氫”的想法。
海水制氫
海水占地球全部水量的96.5%,與淡水不同,其成分非常復(fù)雜,涉及的化學(xué)物質(zhì)及元素有90多種。海水中所含有的大量離子、微生物和顆粒等,會(huì)導(dǎo)致制取氫氣時(shí)產(chǎn)生副反應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)、催化劑失活、隔膜堵塞等問題。
為此,以海水為原料的制氫技術(shù)形成了兩種不同的路線。其一,海水直接制氫,即是基于天然海水,主要通過電解或光解方式制取。其二, 海水間接制氫,則是對(duì)海水進(jìn)行脫鹽、除雜處理,將海水先淡化形成高純度淡水,再進(jìn)行制氫。
兩大優(yōu)勢(shì)
海上制氫平臺(tái)可作為能源的長期儲(chǔ)存或精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)場(chǎng)所,能讓綠色能源與化工生產(chǎn)系統(tǒng)緊密結(jié)合。
海上制氫平臺(tái)可以解決深遠(yuǎn)??稍偕娏ο{問題,利用可再生電力就地制氫、制綠氨,或許會(huì)成為未來深遠(yuǎn)??稍偕茉吹闹饕獞?yīng)用方式。
技術(shù)難點(diǎn)
海水對(duì)電解槽的腐蝕
海水的成分復(fù)雜,如溶解的離子、細(xì)菌、雜質(zhì)等,會(huì)對(duì)電解槽部件產(chǎn)生腐蝕。
海水中雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致催化劑失活
雜質(zhì)會(huì)在離子交換膜和催化劑表面的沉積黏附,導(dǎo)致離子通道以及催化活性位點(diǎn)的堵塞,使得催化劑快速失活。
海水電解效率低
海水中的氫離子以及氫氧根離子濃度很低,在電解過程中其傳質(zhì)速率緩慢,使得電解效率較低。
研究現(xiàn)狀
目前,光解海水制氫還處于早期研究和試驗(yàn)階段,仍面臨諸多挑戰(zhàn),而海水電解制氫研發(fā)已取得了一定的進(jìn)展。 2022年,謝和平院士團(tuán)隊(duì)在海水直接制氫領(lǐng)域取得重大原創(chuàng)突破,創(chuàng)新性地建立了相變遷移驅(qū)動(dòng)的海水無淡化原位直接電解制氫全新原理與技術(shù)。 國內(nèi)外出現(xiàn)不少海水制氫示范項(xiàng)目,但仍是小規(guī)模試點(diǎn),且大多處于在建或擬建階段。
海水制氫,能充分利用海洋可再生能源和水資源,是一種極具發(fā)展前景的制氫技術(shù)。隨著產(chǎn)業(yè)鏈的不斷完善,海水制氫將推動(dòng)立體化海洋能源高質(zhì)量發(fā)展,為相關(guān)領(lǐng)域如海上風(fēng)電、海上交通等帶來廣闊的發(fā)展空間,產(chǎn)生巨大的綠色經(jīng)濟(jì)效益。
原標(biāo)題:海水也能制氫?或成為未來最大氫礦!