【儀表網 產業報道】2025年8月26日，廣東省重點研發計劃“新型儲能與新能源”領域“分體模塊式海水無淡化直接電解制氫技術及系統裝備”研發項目啟動會在深圳大學舉行。廣東省科技廳前沿與高新技術處處長文曉蕓，廣東省技術經濟研究發展中心主任林雄，深圳大學校長、中國科學院院士毛軍發，副校長周輝，項目啟動會專家組組長、中國工程院院士汪華林，項目負責人、中國工程院院士謝和平，以及來自深圳大學、四川大學、東方電氣(福建)創新研究院有限公司及東方電氣(廣州)重型機器有限公司的課題負責人、項目組骨干成員等共40余人參加此次會議。
面向國家氫能產業發展中長期規劃及“雙碳”戰略，該項目作為廣東省重點領域研發計劃項目，將緊密圍繞高效、高兼容性、高穩定性的海水直接制氫核心技術及裝備開展攻關研究，以“原理研究-材料設計-器件研發-工藝創新-系統研制-應用示范”為基本思路，研制攻關全球首套110 Nm3/h海水無淡化原位直接電解制氫系統裝備，形成從獨創性原理、顛覆性技術、國產化裝備到特色電解制氫工業模式的全鏈條式海洋綠氫發展路徑，保持海水無淡化直接制氫技術的全球領先優勢，打造具有中國特色的“海洋綠氫”新興戰略產業新賽道。
毛軍發代表項目牽頭單位表示，深圳大學將全力保障項目組織實施并取得突出成果。文曉蕓表示，廣東省科技廳將聯合項目組共同推進本項目高質量完成。林雄圍繞重點專項相關過程管理要求，介紹了專項總體情況、過程管理規范和流程等，重點強調了項目的管理組織具體落實到位對項目開展的深遠意義，要求各方高度重視，做好統籌協作，高標準完成項目目標。
項目負責人謝和平院士從項目概要、組織管理、實施計劃、成果與考核方式及保障措施等方面對項目實施方案進行了詳細介紹。與會專家重點圍繞項目的主要研究內容和創新點、實施方案等進行了質詢，并提出了具體意見建議。專家組通過質詢討論形成評估意見，認為項目實施方案與項目任務書要求一致，項目階段目標和分工明確，技術路線和計劃安排基本合理，實施方案合理可行，一致同意通過項目的實施方案論證。
“分體模塊式海水無淡化原位直接電解制氫技術及應用”項目匯聚了優秀的科研院校、行業企業和國內優秀研發團隊，通過項目實施，實現抗海洋不可控波動環境下的規模化海水無淡化原位直接電解制氫的高效與長期穩定，將有力推進我國獨創的全新海水原位直接制氫產業化進程。
開創海水原位直接電解制氫全新路徑
海洋是地球上最大的氫礦，向大海要水是未來氫能發展的重要方向。然而，海水成分非常復雜(包含92種化學元素)，還含有大量微生物和懸浮顆粒，導致海水制氫技術面臨有害腐蝕性和毒性、催化劑失活、電解效率低等諸多技術瓶頸與挑戰。
為此，以海水為原料制氫形成了海水直接制氫和間接制氫兩種不同的技術路線。其中，海水間接制氫本質上是淡水制氫，目前已在國內外(德國、荷蘭、挪威、日本、英國、大連等)開展規模化示范工程項目，如荷蘭PosHYdon海上綠氫試點項目、西門子歌美颯Brand Hydrogen風電制氫試點項目、德國Tractebel Overdick海上風電制氫平臺項目等；2020年以來，我國也先后開展海水間接制氫項目，如大連潔凈能源集團海水制氫產業一體化示范項目、明陽海洋能源立體化創新開發示范項目等。但該類技術嚴重依賴大規模淡化設備，工藝流程復雜且占用大量土地資源，進一步推高了制氫成本與工程建設難度。自1970年代初科學家Williams提出海水直接電解制氫的概念以來，美國斯坦福大學、法國國家科學研究中心、澳大利亞阿德萊德大學、中國科學院等國內外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。但是半個世紀以來，一直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體系的影響，成為近半世紀的世界性難題。
針對前述挑戰，謝和平院士團隊通過將分子擴散、界面相平衡等物理力學過程與電化學反應結合，開創了海水原位直接電解制氫全新原理與技術，建立了氣液界面相變自遷移自驅動的海水直接電解制氫理論方法，形成了界面壓力差海水自發相變傳質的力學驅動機制，實現了無額外能耗的電化學反應協同海水遷移的動態自調節穩定海水直接電解制氫，徹底隔絕所有海水離子的同時實現了無淡化過程、無副反應、無額外能耗的規模化高效海水原位直接電解制氫，全面解決了多年困擾科技界和產業界的難題，完美破解了海水電解制氫領域的半世紀難題，實現了把取之不盡的海水當純水一樣直接用于電解制氫。該原理技術的發展將完全顛覆現有消耗純凈水電解制氫模式，迎來海水電解制氫2.0時代。正如Nature副主編Yohan Dall’Agnese高度評價：“很少有論文能夠令人信服地從海水中實現規模化穩定制氫，但該成果恰恰做到了這一點。他們完美地解決了有害腐蝕性這一長期困擾海水制氫領域的問題，將打開低成本燃料生產的大門，有望推動變革走向更可持續的世界。”
謝和平院士團隊的相關成果于2022年11月30日發表在Nature上(2022, 612(7941): 673-678.是全球海水直接電解制氫的首篇Nature正刊)，并入選“2022年度中國科學十大進展”(科技部高技術中心評選)、“2022年中國十大科技進展新聞”(由中國科學院、中國工程院主辦)、Cell旗下“Innovation Focus 2022全球十大創新焦點”、“2022年度中國海洋與湖沼十大科技進展”。
打造全球首個海上風電海水無淡化原位直接電解制氫示范工程
2022年12月16日，Nature論文發表后的僅僅16天，東方電氣便專項投入3000萬元研發經費，并與謝和平院士團隊聯盟合作，共同推進海水無淡化原位直接電解制氫產業化推廣應用。基于這一全新原理與技術，東方電氣集團與謝和平院士團隊專門研制了漂浮式海上制氫平臺(9m×7m×3.5m)以及海上風電智慧穩定供電系統。自2023年5月17日至26日，該平臺于福清市興化灣海域對接海上風電連續穩定運行10天，首次實現了海上風電無淡化海水直接電解制氫的海試成功。同時，聯合攻關團隊還利用本次海試機會，開展了真實海洋復雜環境下的海水直接制氫綜合性能測評，分析對比了與驗室制氫效果的關鍵差異，探索了海上可再生能源電力驅動下對電解制氫與相變遷移過程穩態平衡的影響，以及對電解設備核心材料及部件綜合性能的影響，獲取了寶貴的示范驗證數據，相關成果發表在Nature Communications(2024, 15(1): 5305)上，為Nature頂刊發表的前沿成果盡快“走出實驗室、走向產業化”探索了一條全新路徑。
全球首個“無淡化海水直接制氫規模化研發”陸地試驗基地
在福清海試成功基礎上，東方電氣–謝和平院士團隊以“加快放大，先陸后海”研發策略推進整個海水直接制氫系統研發和關鍵設備部件迭代升級。2024年7月，團隊打造的10Nm3/h海水無淡化直接制氫系統裝備穩定運行240小時，性能得到全面優化。2024年12月，東方電氣與謝和平院士團隊又在廣東南沙東方重機園區內聯合打造了全球首個“無淡化海水直接制氫規模化研發”陸地試驗基地。
聯合研發團隊在2023年底項目立項前期，即完成基礎配套工程實施規劃，包括供配電系統建設、給排水管網建設、倉儲區規劃、臨時辦公區搭建及作業人員安全培訓體系構建等系統性準備工作。2024年5月，試驗基地正式啟動建設，完成地質勘探數據采集及工程分析，同步推進土建設計方案迭代升級，并系統開展施工圖紙深化與工程量清單編制工作。2024年7月底，試驗基地順利完成土建主體工程，同年8月進入設備安裝調試階段，分批次完成核心設備吊裝與系統集成工作，在調試和試運行成功后，占地1800平方米的海水直接電解制氫陸上試驗基地正式落成投運。該基地圍繞無能耗傳質技術體系、高效電解制氫工藝、智能控制系統及氫能消納方案四大核心板塊開展攻關，配置標準化輸配電系統、智能監測平臺、消防安防設施、給排水管網及防雷接地裝置，重點面向海水傳質效率提升、電解工藝優化及系統能效耦合等海水直接制氫共性技術難題攻關。基于全新設計架構，研發團隊可快速推進更大功率、符合產業生產需求的海水無淡化直接電解制氫裝置與系統，為攻關完成廣東省重點領域研發計劃項目“分體模塊式海水無淡化直接電解制氫技術及系統裝備”提供了堅實的技術儲備支撐及可靠的運行測試平臺。
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