问题:在全球能源转型与“双碳”目标牵引下,绿氢被视为推动工业、交通等领域深度减排的重要路径,但其规模化发展面临资源与成本双重约束。
一方面,传统电解水制氢多依赖淡水资源,制约沿海及海上场景布局;另一方面,海上风电等可再生能源具有波动性与远海距离长等特点,对制氢装备的适配性、稳定性和工程可靠性提出更高要求。
如何在海洋环境中实现低成本、长周期、可复制的制氢方案,成为海洋能源开发与氢能产业衔接的关键课题。
原因:海水成分复杂,含盐、含杂质、腐蚀性强,直接电解可能引发电极失效、膜材料衰减、传质受限及副反应等工程难题;同时,海上平台空间有限、维护成本高,装备必须具备高集成度、便于运输安装与模块化扩展能力。
为此,东福研究院与谢和平院士团队以“海水无淡化原位电解”为目标,持续开展从理论机理到工程装备的协同攻关,围绕高效电解、低能耗传质与模块化集成等环节进行系统创新,并以海试—放大—验证的路线加快迭代。
此前,联合团队已于2023年5月在福建兴化湾海域完成“东福一号”海上风电耦合海水无淡化原位直接电解制氢海试,为后续工程化放大提供了现场数据与运行经验。
影响:此次完成的110标方/小时海水直接电解制氢设备系统长时运行验证,累计运行时长突破1000小时,体现出装备在连续运行、稳定性与工程可实施性方面迈过重要门槛。
长周期验证的意义在于,它不仅展示实验室指标,更提供了关键工程参数与可靠性证据,有助于回答产业界关心的“能否长期稳定运行、维护成本可控、能否模块化复制”的问题。
从产业链角度看,若海水无淡化制氢路径逐步成熟,可减少淡化环节带来的能耗与设备投入,降低沿海与海上制氢的综合成本,并与海上风电、海上光伏等形成更紧密的耦合场景,为“就地制取、就地消纳或近岸输送”的海洋绿氢模式拓展空间。
对策:面向规模化应用,下一步需要在工程示范、标准体系与产业协同上同步推进。
其一,继续开展多工况、长周期、跨季节运行测试,重点验证在海况变化、温度波动、可再生能源波动供电等条件下的系统控制与耐久性,完善寿命模型与维护策略。
其二,推动核心材料与关键部件完全自主化与可量产化,形成可追溯的质量体系与可靠性评价方法,降低关键环节供应风险。
其三,围绕海上风电制氢的并网、电能质量、氢气储运与安全等环节,加强与能源、电网、化工、船舶与港口等行业的协同,构建“制—储—运—用”一体化示范链条。
其四,结合海洋环境特点完善安全规范与应急体系,推动相关技术指标、检测方法与工程验收标准逐步落地,为后续项目复制提供制度性支撑。
前景:从趋势看,海上可再生能源装机持续增长,为海洋绿氢提供了可观的电力来源;同时,沿海化工、钢铁、港口物流等用氢需求逐步释放,有望形成就近消纳场景。
海水无淡化直接电解制氢若在成本、寿命与安全性上进一步验证成熟,将可能成为海洋能源综合开发的重要技术方向之一。
此次千小时级工程验证意味着技术路线正从“可行性证明”迈向“工程化可复制”,为后续更大规模示范、工业级产品开发和多场景应用奠定基础。
东福研究院表示,将加快推进核心技术迭代与工业级产品研发,持续完善“理论—技术—工程”全链条自主研发体系,为绿色氢能发展提供支撑。
从海试成功到千小时运行验证,福建海水直接电解制氢技术的进展充分说明,关键核心技术的突破需要长期的科研投入和系统的工程实践。
当前,全球正处于能源转型的关键时期,谁能掌握绿色制氢的核心技术,谁就能在未来能源竞争中占据主动。
东福研究院与院士团队的这一成果,不仅为我国绿色氢能产业发展注入了新的动力,也为全球能源转型贡献了中国智慧。
随着技术的进一步完善和产业化推进,海洋绿氢有望成为支撑我国能源结构优化升级的重要力量。