近日，深圳大学谢和平院士团队首次将真实海洋环境多因素耦合作用纳入海水制氢研究，打通从微观反应机制到宏观工程放大的全链条认知，构建规模化产业化系统评估框架，为“海洋绿氢”产业发展提供核心理论支撑。相关成果已于4月9日发表在《自然综述：清洁技术》。
上世纪70年代，国际学术界提出海水直接电解制氢构想以来，国际研究多聚焦于催化剂改性等单一方向，难以破解析氯副反应、设备腐蚀等行业难题。同时，多数研究基于理想模拟海水，未充分考虑海洋成分波动、能源出力不稳等复杂耦合因素，导致实验室成果难以转化落地，成为海水制氢规模化的核心瓶颈。
中国工程院院士谢和平表示，该成果构建了海水直接制氢全链条理论体系，明确核心研究方向，为全球技术发展提供理论参考。依托海上可再生能源快速发展，这一框架将助力海水制氢技术突破，推动我国抢占“海洋绿氢”产业制高点，打造“海上风电+海水制氢”新产业模式，为全球碳中和提供中国方案，筑牢能源战略安全屏障。
海水直接制氢的静态与动态挑战 图源 / 四川大学
针对上述痛点，研究团队系统解析微观反应机制，明确复杂离子环境对系统稳定性与能效的影响机理，结合国际技术路线分析工程放大适用性，首次建立微观与宏观运行的关联准则，填补了基础研究与工程应用脱节的空白。
其中，谢和平院士团队原创的相变迁移海水直接制氢路径，通过界面压差驱动海水自发“液-气-液”相变传质，从原理上彻底避免了海水复杂组分对电解系统的毒性和腐蚀性难题，实现了无额外能耗下将海水等同于纯水直接电解制氢，在真实海水工况下展现出极强的长周期稳定运行潜力，成为本文提出的系统评估框架的实践案例验证。
该研究成果于2022年11月30日在《自然》发表，并入选2022年度中国科学十大进展。业内专家高度评价称，谢和平和他的团队“完美地解决了有害腐蚀性这一长期困扰海水制氢领域的问题，将打开低成本燃料生产的大门，有望推动变革走向更可持续的世界。”
值得一提的是，目前研究团队将研究场景从实验室拓展至真实海洋工程场景，搭建涵盖材料、界面、装置、环境、能源适配性的全维度评估框架，为技术优化、工程设计与规模化提供量化标准，推动该领域迈入工程化评估与产业化推进新阶段。
深视新闻记者了解到，谢和平院士团队正与东方电气、国家电投等国企筹划兆瓦级海水制氢海上示范，推动创新成果从实验室进入中试阶段，预计今年底将完成规模化海试。
真实海洋环境视角下的海水制氢 图源 / 深圳大学
记者 / 谭诗靖
部分内容综合自科技日报、四川大学官网
排版 / 谭诗靖
审校 / 靳阳懿
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