海洋能源網(wǎng)獲悉，10月15日，謝和平院士團(tuán)隊(duì)以深圳大學(xué)和四川大學(xué)共建的深地工程智能建造與安全運(yùn)維全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為第一單位，在《自然·通訊》上發(fā)表題為“氧化還原介導(dǎo)的解耦式海水直接電解制氫 ”的研究成果。這是謝和平院士繼海水直接電解制氫研究成果在《自然》發(fā)表后，就該領(lǐng)域研究在《自然》子刊發(fā)表的第二篇研究成果。

解耦式海水直接電解制氫策略。深圳大學(xué)供圖

該研究是謝和平院士團(tuán)隊(duì)圍繞海水中的氯離子引發(fā)副反應(yīng)和電極腐蝕現(xiàn)象，提出的另一種新的解耦式海水直接電解制氫策略。論文系統(tǒng)研究了鐵氰酸根/亞鐵氰酸根電對(duì)在真實(shí)海水體系下可逆氧化還原特性，探明了電解系統(tǒng)陰極析氫反應(yīng)與陽(yáng)極亞鐵氰酸根氧化反應(yīng)的高效性，厘清了解耦體系下氧氣自發(fā)穩(wěn)定產(chǎn)出的反應(yīng)機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了全新系統(tǒng)在真實(shí)海水環(huán)境下250小時(shí)的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定。

海水電解制氫是未來(lái)能源體系重要發(fā)展路徑。傳統(tǒng)海水間接制氫技術(shù)先淡化后制氫，依賴復(fù)雜的海水淡化工藝和設(shè)備，占用面積大、投資成本和工程難度高。

自20世紀(jì)70年代初期，科學(xué)界便開始探索海水直接電解制氫的可能性。在過(guò)去幾十年中，包括美國(guó)斯坦福大學(xué)、法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心、澳大利亞阿德萊德大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院在內(nèi)的多個(gè)國(guó)際知名研究機(jī)構(gòu)，通過(guò)催化劑設(shè)計(jì)、膜材料科學(xué)等策略，對(duì)海水直接電解制氫中的氯離子干擾、鈣鎂鹽沉淀以及催化劑失活等關(guān)鍵難題進(jìn)行了深入研究。

2022年11月，謝和平院士團(tuán)隊(duì)通過(guò)將分子擴(kuò)散、界面相平衡等物理力學(xué)過(guò)程與電化學(xué)反應(yīng)結(jié)合，創(chuàng)新提出了相變遷移海水直接電解制氫全新路徑，從根本上破解了海水直接電解制氫的難點(diǎn)和瓶頸，成果發(fā)表于《自然》雜志，并入選“2022年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”。

2023年5月，謝和平院士團(tuán)隊(duì)與東方電氣集團(tuán)聯(lián)合開發(fā)了漂浮式制氫系統(tǒng)“東福一號(hào)”，在3～8級(jí)大風(fēng)、0.3～0.9米海浪條件下穩(wěn)定運(yùn)行，打造了全球首個(gè)海上風(fēng)電海水無(wú)淡化原位直接電解制氫示范，首次驗(yàn)證了在海洋復(fù)雜荷載環(huán)境下的海水無(wú)淡化原位直接電解制氫可行性，構(gòu)建了與再生能源相結(jié)合的一體化海水直接制氫全新模式，是目前全球唯一的漂浮式海上直接電解制氫示范案例，也標(biāo)志著謝院士團(tuán)隊(duì)研發(fā)的全新原理新技術(shù)正在快速邁向產(chǎn)業(yè)化。

謝和平院士團(tuán)隊(duì)此次推出的解耦式海水直接電解制氫原理及策略開發(fā)則進(jìn)一步拓寬了海水無(wú)淡化原位直接電解制氫全新原理技術(shù)體系，進(jìn)一步完善構(gòu)建了破解海水復(fù)雜成分影響的海水電解制氫理論體系和技術(shù)框架，為海水直接電解制氫的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供理論指導(dǎo)。