最近几年,能源问题闹得全球头疼,大家都在找石油煤炭这些老能源的替代品。氢能算得上是个热门选项,因为它烧起来干净,只排水,不像烧油那样吐黑烟污染空气。
中国在这块儿干得挺起劲儿,尤其是谢和平院士带队的那个团队,搞出了海水直接制氢的新招儿。这事儿从2018年左右就开始琢磨,到2023年终于在中试上见真章。
简单说,这技术能直接从海水里抠氢气,不用先淡化海水,省了不少事儿和钱。外媒一看,赶紧评论,说这可能让石油跌成白菜价,美国那边还挺警惕的,觉得中国又领先一步。
先说说氢能为啥这么火。氢气这东西在地球上到处有,但不是现成的,得从水里或其他玩意儿里提炼出来。传统办法多是用淡水电解,成本高,还得耗电耗水。
海水占地球水量的97%,里面氢资源多得用不完,但海水咸,杂质一大堆,氯离子啥的容易腐蚀设备,搞电解时还出副产物堵事儿。
各国研究了好多年,美国从上世纪70年代就上手了,但一直没彻底解决。欧盟那边也喊着要氢能战略,2020年就说需求大,但成本卡脖子,工业发展慢吞吞的。
中国起步晚,2019年才正式推氢能研究,但进度快,靠的就是谢和平团队的创新。
谢和平是工程院院士,专攻岩石力学和能源工程,早年在中国矿业大学和四川大学干校长,现在在深圳大学领深地科学与绿色能源研究院。
团队从物理力学角度切入,结合电化学,发明了相变迁移方法。这招儿用蒸汽压差驱动,把海水里的离子和微生物隔开,不让它们干扰电解。
原理上跳出化学框框,靠物理过程过滤杂质,海水变蒸汽穿过特殊膜,变成能电解的纯净水汽,直接产氢。
2022年11月30日,他们在《自然》杂志发论文,详解这套路径,从分子扩散到界面平衡,全都算清楚了。论文一出,国际上不少专家认可,觉得这破解了半世纪难题。
转到实际操作。2023年5月17日到26日,团队跟东方电气集团合作,在福建兴化湾海上风电场搞中试。
用了全球首套漂浮式平台“东福一号”,长9米宽7米高3.5米,接上风电机供电,直接抽海水电解。风力3到8级,海浪0.3到0.9米,设备跑了10天稳稳的,氢气产量达标,没出氯气副反应。
6月2日正式宣布成功,这算全球首次海上风电无淡化海水原位直接电解制氢。成本降到每立方米氢气0.4元,比传统低八成,能源利用率高,因为不用淡化那步,省电省力。
这技术一亮相,国内入选2022年中国科技十大进展。后续发展也没停,2023年10月启动更大规模装备,每小时产氢110立方米。
2024年7月,10立方米每小时系统陆地跑了240小时,基地在广东南沙东方重机园区。12月,全球首个无淡化海水直接制氢规模化研发基地建好,跑超300小时。
2025年1月,谢和平考察基地,定下深地专项五大任务,包括膜升级和海上集成。5月,引入凝胶电解质,提升效率。6月4日,新突破,平台升级海试。8月,110立方米每小时系统项目启动,全链条制储用。
成本低了,氢能就能大面积用。氢气可烧可发电,燃料电池车加氢3分钟跑800公里,比电动车方便。工业上,冶金化工都行,取代煤炭石油。
沿海工厂接氢管道,新能源汽车站加氢。中国氢能自给率升,出口技术给需求国,签互惠协议。全球看,谁握技术谁领风骚。中国从跟跑到领跑,用4年干成美国几十年没搞定的。
外媒反应热烈。美国媒体直说,中国新能源领先,氢能普及后石油需求掉,价格可能成白菜价。部分报道警惕中国崛起,怕抢市场。
欧盟媒体提需求大,成本高卡工业,这技术给借鉴路径,推动新能源汽车。亚洲媒体看海上风电整合,减少传输损耗。
专家分析,氢烧后产水蒸气,无污染,对比石油黑烟。石油是化石能源,几千万年形成,用光就没了,还污染。氢从海水来,取不尽。
技术细节多。膜材料多孔防水,蒸汽通畅,离子挡住。电解槽耐盐合金,风电供电智能,传感器调功率。
长期跑,膜堵用高压冲。结合深地热,地下热交换器混海水,提升转化。谢和平拒海外邀,坚持本土,证明中国实力。
未来影响大。氢能需求升,环境保护成共识。各国推新能源汽车,中国掌握核心,经济上台阶。
国际合作多,专家视频交流,示范全球转型。石油出口国压力大,市场失衡。氢能成主流,能源格局变。
再说原理深挖。相变迁移靠蒸汽压差,海水加热变汽,膜选通汽挡离子。电解时,氢氧分离,氧排海或用。
无副反应,效率等淡水制氢。样机在深圳湾跑3200小时,稳产氢。专利分析,这原创路径,避传统坑。
成本 下降,每立方0.4元,主因省淡化,反渗透多级增压贵。海上风电廉价,电价低,整体降本。规模化后,更便宜。相比空气分离氢,含量低,费力。海水氢丰富,电解成本优。
国际对比。美国早研,但卡腐蚀。欧盟2020需求大,合作意愿强。中国突破,成借鉴对象。外媒如YouTube视频,说石油美元时代终结,中国重塑能源。
团队延续,谢和平导实验,2024会议分享风电联动。2025深地结合,热能助制氢。技术推广,公交车用氢电池,尾气水。工业炉注氢,减碳。
整体,中国能源自给增强,地位升。氢能时代,世界变。中国把握机遇,共发展。