1000小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，海水直接電解制氫實(shí)現(xiàn)新突破，有何重要意義？

近日，東方電氣與謝和平院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)在海水無(wú)淡化直接電解制氫領(lǐng)域取得顯著進(jìn)展。雙方共同研發(fā)的新型分體結(jié)構(gòu)110標(biāo)方/小時(shí)海水直接電解制氫設(shè)備系統(tǒng)，成功完成長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行驗(yàn)證，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間突破1000小時(shí)。這一里程碑式的突破，標(biāo)志著該項(xiàng)技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化方向邁出了關(guān)鍵一步。

在全球能源轉(zhuǎn)型的宏大背景下，傳統(tǒng)制氫路徑依賴于先將海水淡化，再進(jìn)行電解制氫。而海水無(wú)淡化原位直接電解制氫技術(shù)，則有望打破這一傳統(tǒng)路徑的限制，形成一條具有獨(dú)創(chuàng)性和顛覆性的全鏈條式海洋綠氫發(fā)展路徑。

據(jù)了解，此項(xiàng)技術(shù)不僅能簡(jiǎn)化制氫流程，降低能源消耗，還能有效減少淡水資源的消耗，為構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的能源體系提供新的解決方案。

該項(xiàng)技術(shù)的突破，不僅是東方電氣與謝和平院士團(tuán)隊(duì)科研實(shí)力的體現(xiàn)，也預(yù)示著我國(guó)在海洋綠氫領(lǐng)域具備了領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。未來(lái)，隨著該項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步成熟和推廣應(yīng)用，將有望為我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)作出重要貢獻(xiàn)，并為全球應(yīng)對(duì)氣候變化提供新的戰(zhàn)略選擇。這一技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，值得我們持續(xù)關(guān)注和期待。

海水原位直接電解制氫技術(shù)突破：多維度價(jià)值解析

海水無(wú)淡化原位直接電解制氫技術(shù)突破1000小時(shí)長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行驗(yàn)證，其重要性不僅體現(xiàn)在一項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步，更在于其在技術(shù)革新、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、能源轉(zhuǎn)型、經(jīng)濟(jì)成本、環(huán)境效益以及戰(zhàn)略價(jià)值等多層面的深遠(yuǎn)影響。

在技術(shù)革新層面，該技術(shù)成功攻克了全球性難題，為制氫領(lǐng)域開(kāi)辟了一條全新的路徑。相較于傳統(tǒng)海水制氫需先進(jìn)行高成本、高能耗的淡化處理，此技術(shù)巧妙地融合了物理力學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)，利用相變遷移原理直接從海水中提取氫氣，徹底顛覆了傳統(tǒng)的“海水-淡水-氫氣”冗長(zhǎng)流程。此外，該技術(shù)還在核心材料與工藝方面取得了顯著突破。

在產(chǎn)業(yè)升級(jí)層面，該技術(shù)的突破將有力推動(dòng)綠氫的規(guī)模化發(fā)展，并構(gòu)建起一個(gè)完整的全鏈條生態(tài)系統(tǒng)。設(shè)備性能的提升堪稱飛躍式發(fā)展，從2023年1.2標(biāo)方/小時(shí)的海試裝置，到2024年10標(biāo)方/小時(shí)的樣機(jī)，再到2025年110標(biāo)方/小時(shí)的規(guī)模化設(shè)備，在短短16個(gè)月內(nèi)實(shí)現(xiàn)了百倍級(jí)的放大，充分證明了該技術(shù)具備快速迭代至工業(yè)級(jí)應(yīng)用的能力。

該技術(shù)采用高集成度分體式結(jié)構(gòu)，便于移動(dòng)部署，能夠靈活適應(yīng)海上風(fēng)電平臺(tái)、沿海工業(yè)區(qū)等多種應(yīng)用場(chǎng)景的需求。同時(shí)，結(jié)合可視化系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，實(shí)現(xiàn)了智能調(diào)控，從而提升了系統(tǒng)的可靠性與維護(hù)效率。

更重要的是，該技術(shù)形成了一套覆蓋“理論-技術(shù)-工程”的完整自主研發(fā)體系，從理論創(chuàng)新（相變遷移原理）到技術(shù)突破（無(wú)能耗傳質(zhì)、電解質(zhì)自激發(fā)驅(qū)動(dòng)），再到工程驗(yàn)證（1000小時(shí)長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行），徹底打破了國(guó)外技術(shù)壟斷的局面。

在能源轉(zhuǎn)型領(lǐng)域，該技術(shù)將有力賦能可再生能源，重塑能源格局。它能夠直接利用海上風(fēng)電的波動(dòng)性電力，將不穩(wěn)定的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的氫能，有效解決可再生能源并網(wǎng)難題，進(jìn)而形成“風(fēng)電-制氫-儲(chǔ)能”一體化系統(tǒng)，從而顯著提升能源利用效率。與此同時(shí)，該技術(shù)還拓展了綠氫的應(yīng)用場(chǎng)景，構(gòu)建與海上可再生能源相結(jié)合的原位制氫工廠，將深遠(yuǎn)海資源轉(zhuǎn)化為能源優(yōu)勢(shì)；構(gòu)建“風(fēng)氫聯(lián)產(chǎn)”、“海水-廢水雙循環(huán)”等體系，推動(dòng)氫能在交通、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

在經(jīng)濟(jì)成本方面，該技術(shù)的降本增效效果顯著，大幅提升了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。直接成本的降低主要體現(xiàn)在省去了淡化環(huán)節(jié)，要知道海水淡化成本在傳統(tǒng)制氫總成本中占比高達(dá)30%以上，而此技術(shù)直接節(jié)約了這部分開(kāi)支。此外，模塊化設(shè)計(jì)降低了平臺(tái)面積與載重需求，從而降低了工程建設(shè)與維護(hù)成本。

在能耗方面，每立方米氫氣制備僅需4.6-4.9度電，較傳統(tǒng)技術(shù)能耗降低了20%-30%。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，該技術(shù)具有巨大的經(jīng)濟(jì)性潛力，當(dāng)海上風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)降至0.1元/千瓦時(shí)以下時(shí)，綠氫生產(chǎn)成本有望低于煤制灰氫（9-12元/公斤），具備大規(guī)模替代傳統(tǒng)化石能源制氫的強(qiáng)大經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力。

在環(huán)境效益上，該技術(shù)能夠有效緩解水資源壓力，并助力碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。據(jù)預(yù)測(cè)，全球氫氣需求預(yù)計(jì)到2060年將達(dá)到1.3億噸，這將消耗23億噸制氫用水（相當(dāng)于2000萬(wàn)人口城市的全年用水量），而此技術(shù)以海水為原料，避免了與農(nóng)業(yè)、生活用水競(jìng)爭(zhēng)，有效緩解了水資源短缺的矛盾。

綠氫的大規(guī)模應(yīng)用可替代煤制灰氫（年排放二氧化碳約10億噸），從而助力全球溫控目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。如果中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)全面采用此技術(shù)，每年可減少碳排放超過(guò)5億噸。

在戰(zhàn)略價(jià)值方面，該技術(shù)搶占了技術(shù)制高點(diǎn)，引領(lǐng)著全球能源革命。該成果獲得了《Nature》正刊的高度評(píng)價(jià)，并被科技部評(píng)為“2022年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”，構(gòu)建了一套覆蓋核心材料、關(guān)鍵設(shè)備、系統(tǒng)集成的完整知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系（申請(qǐng)發(fā)明專利38項(xiàng)、PCT國(guó)際專利12項(xiàng)），奠定了中國(guó)在全球氫能領(lǐng)域的領(lǐng)跑地位。

與此同時(shí)，該技術(shù)還將推動(dòng)“海洋綠氫”成為全球新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，形成中國(guó)原創(chuàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)業(yè)生態(tài)，為能源出口與國(guó)際合作提供新的抓手。

最后

海水原位直接電解制氫技術(shù)突破的意義是多方面的，它不僅是一項(xiàng)技術(shù)上的創(chuàng)新，更是一場(chǎng)深刻的能源革命，將在推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型、降低經(jīng)濟(jì)成本、改善環(huán)境效益以及提升國(guó)家戰(zhàn)略價(jià)值等方面發(fā)揮重要的作用。