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一體化海水直接制氫新模式構建成功

2024-06-27 09:50:05 中國科學(xué)報   作者: 刁雯蕙 陳歡歡  

全球首個(gè)海上風(fēng)電海水無(wú)淡化原位直接電解制氫海試成功??蒲袌F隊供圖

本報訊(記者刁雯蕙、陳歡歡)海水直接制氫面臨海水多場(chǎng)耦合復雜工況帶來(lái)的波動(dòng)性等難題,對此,中國工程院院士、深圳大學(xué)深地科學(xué)與綠色能源研究院院長(cháng)謝和平團隊提出抵抗真實(shí)大海不可控海洋波動(dòng)環(huán)境的海水直接制氫新路徑與技術(shù)。相關(guān)研究近日發(fā)表于《自然-通訊》。

通過(guò)研究不同海水組分濃度變化導致的界面蒸汽壓差差異,該團隊闡明了濃度動(dòng)態(tài)變化下相變遷移過(guò)程的自調控自適應機制,揭示了在不同海浪波形、波高、波寬條件下相變遷移過(guò)程的規律與影響機制。研究表明,海浪一定程度的沖擊有利于防止界面濃度極化,從而提升相變傳質(zhì)效果。

研究人員建立了真實(shí)海浪波動(dòng)下的相變遷移海水制氫理論模型,并在實(shí)驗室模擬的海洋環(huán)境下,實(shí)現了500小時(shí)以上的穩定性,且未發(fā)生催化劑腐蝕等,充分驗證了電解系統、防水透氣層等核心關(guān)鍵部件在復雜環(huán)境下的耐受性與抵御力,為在真實(shí)大海不可控波動(dòng)環(huán)境下規?;K苯与娊庵茪涮峁├碚撝笇?,并奠定產(chǎn)業(yè)化發(fā)展基礎。

為驗證相變遷移海水制氫技術(shù)在真實(shí)大海中的可行性,謝和平團隊與東方電氣集團聯(lián)合設計研制了1.2標準立方米每小時(shí)的海上可再生能源海水無(wú)淡化原位直接電解制氫漂浮平臺。該平臺在福建省興化灣3到8級大風(fēng)、0.3到0.9米海浪干擾下,與海上風(fēng)電直接對接,連續穩定運行10天,海水雜質(zhì)離子阻隔率達99.99%以上,制氫純度達到99.9%至99.99%。

該研究推動(dòng)了海水無(wú)淡化原位直接電解制氫全新原理技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,構建了“海上風(fēng)電等可再生能源利用-海水資源利用-氫能生產(chǎn)”為一體的全新海洋綠氫產(chǎn)業(yè)體系,有望形成無(wú)淡化、無(wú)額外催化劑工程、無(wú)海水輸運、無(wú)污染處理的無(wú)額外能耗原位海水直接電解制氫全新模式,將“海水資源”轉化為“海水能源”。

相關(guān)論文信息:

https://doi.org/10.1038/s41467-024-49639-6




責任編輯: 李穎

標簽:一體化海水直接制氫

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