[01918211]海水制氢联产淡水新技术

利用风能、太阳能等可再生能源产生的绿电驱动电解水反应制氢， 对解决能源短缺和环境污 染、实现“ 双碳 ”目标具有重要意义。近年来，我国海上风电装机容量持续大幅增加，截至 2022 年 累计装机容量已突破 3000 万千瓦，约占全球 54%，近岸 / 离岸海上风电就地消纳问题日益凸显。 因此，发展基于海上风电的电解水制氢技术对我国海上风电、氢能产业的发展具有重大引领带动 作用。然而，海上风电电解水制氢技术目前存在淡水资源紧缺、海水成分复杂、电极腐蚀严重等问 题，亟需发展以海水为原料的绿氢制备新方法与新技术。传统碱性电解水制氢的电能利用率一般 为 65% 至 80% 未能利用的电能转化为低品位废热（80 ~ 90°C）排放至环境中，造成了能源的严重 浪费。在本工作中，研究团队利用电解水产生的废热作为海水低温制淡水的热源，建立了废热回收 系统，并与海水低温淡化技术进行耦合集成，突破了电解水低品位废热利用的技术瓶颈，成功研发 出海水制氢联产淡水新技术。相比传统淡水电解水制氢，该技术省去了废热移除所必需的换热器 单元与淡水净化单元，减少了设备成本与能耗。

在此基础上，研究团队基于自主研发的铠甲催化剂整体式电极，研制出 25 千瓦级海水制氢联 产淡水装置。运行结果显示， 以海水为原料可实现高效电解水制氢联产淡水，氢气产能可达 3 吨 / 年，氢气纯度≥ 99.999%，产生的淡水在满足自身电解需求的基础上，可额外联产淡水 6 吨 / 年， 淡水电导率≤ 20 μs/cm，盐度≤ 0.04 ppt。同时，相比传统淡水电解水制氢装置，该装置可将碱性 电解水制氢系统的电能利用率提高 10% 以上，证明了海水制氢联产淡水新技术的可行性与先进 性。此外，由于该技术摆脱了对紧缺淡水资源的依赖，以成分复杂的非淡水为原料进行制氢，有望 扩展应用到以内陆盐碱水、工业废水、火电厂废水、城市生活废水等作为原料的电解制氢领域。

研究团队基于自主开发的铠甲催化剂，已研发出 250 千瓦级碱性电解水制氢系统和可供人体 直接呼吸的系列电解水氢氧仪，并实现产业应用，已申请了 62 件相关专利，包括 PCT/ 国际专利 11 件。目前，该海水制氢联产淡水技术已引起大连、天津、青岛等多个沿海城市政府和企业的广泛 关注，研究团队正在研发更大规模的海水制氢联产淡水系统，有望为近岸 / 离岸海上风电规模化 制氢提供具备核心竞争力的技术支撑，促进我国海上绿氢产业的发展。