6月2日，謝和平院士的團隊與東方電氣集團合作，在福建興化灣的海上風電場成功實施了全球首次海上風電無淡化海水原位直接電解制氫技術的中試。

為什么海水直接電解制氫的中試成功備受關注？這有神難度嗎？海水電解制氫所面臨的技術難點是什么？

海水制氫

水電解制氫是一項非常重要的綠氫制備技術，目前大多數已商業化的水電解技術都是使用淡水作為電解液。但是，全球的淡水資源非常有限，隨著水電解制氫技術的廣泛應用，這無疑會加劇淡水資源短缺的問題。相比之下，海水資源是十分豐富的，因此產生了利用海水制氫的想法。

地球上96.5%的水是海水，與淡水不同，其成分異常復雜，包括超過90種化學物質和元素。海水中含有豐富的離子、微生物和顆粒等物質，制取氫氣時會引起副反應競爭、催化劑失活以及隔膜堵塞等問題。

因此，利用海水來制取氫氣的技術有兩種不同的方法。第一種是直接使用海水來制取氫氣，主要是通過電解或光解的方式來實現。第二種是間接使用海水來制取氫氣，需要對海水進行除鹽和除雜處理，將海水變成高純度的淡水，然后再進行制氫。

兩大優勢

海上制氫平臺具有多重功能，可以實現能源的長期儲存和精細化學品的生產。它能夠將綠色能源與化工生產系統緊密結合，發揮出最大的效益。

未來，在深遠海區域，可以利用海上制氫平臺來解決可再生電力的消納難題。這樣一來，就能夠用可再生電力制氫、制綠氨，有望成為未來深遠?？稍偕茉吹闹饕獞梅绞?。

技術難點

第一個技術難點是海水中存在大量雜質會影響陰極析氫的發生。

在電解水的過程中，H2會從陰極析出。對于陰極析氫反應，最大的問題是天然海水中含有各種溶解的陽離子，如Na+、Mg2+、Ca2+等，此外還有多種細菌、微生物和微小顆粒等。

海水電解過程中，這些雜質會引起電極堵塞，進而對電解系統中的電極和催化劑造成毒害或加速老化，導致它們的耐久性變差。

第二個技術難點是氯離子導致陽極發生腐蝕，并影響陽極析氧反應。

在電解水的過程中，一般來說，氧氣（O2）會從陽極產生。然而，在海水中存在大量氯離子（Cl-），這會導致陽極材料受到嚴重的腐蝕，進而損壞電極并使電壓過高，從而中斷高效的氧氣產生反應。此外，高濃度的氯離子還會在陽極上發生氯氧化反應，占據催化劑的活性位點，進而降低陽極氧氣產生反應的效率。

第三個技術難點是陽極析氧反應和氧氯化反應的競爭問題。

在海水電解的過程中，陽極會發生兩種反應，分別是析氧反應(OER)和氧氯化反應(ClOR)。

析氧反應：4OH-→O2+H2O+4e-；E0=1.23V (vs. RHE)。

氯氧化反應：Cl-+2OH-→OCl-+H2O+2e-；E0=1.71V (vs. RHE)。

可以看到，這兩者的E0非常相近，因此它們之間會產生競爭關系，從而嚴重限制了電解槽工作的電壓。此外，氧氯化反應和次氯酸鹽形成均為二電子反應，與析氧反應需要的四電子相比，氯氧化反應在動力學上更容易進行。因此，通常觀察到的OER過電位比ClOR高。

研究現狀

目前，光解海水制氫仍處于早期研究和試驗階段，面臨著諸多挑戰。相比之下，海水電解制氫的研發已經取得了一定的進展。在2022年，謝和平院士領導的團隊在海水直接制氫領域取得了重大的原創突破，他們創新地提出了相變遷移驅動的海水無淡化原位直接電解制氫的全新原理與技術。目前國內外出現了一些海水制氫的示范項目，但這些項目仍然是小規模的試點項目，并且大多數還處于在建或擬建的階段。

盡管海水電解制氫從小試、中試到最終工業上的廣泛應用還有許多挑戰需要克服，但我們堅信，一旦這項技術得以最終應用，它將對“脫碳”之路產生最具影響力的效果！

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