【儀表網 研發快訊】近日，由我所催化基礎國家重點實驗室能源與環境小分子催化研究中心(509組群)鄧德會研究員和劉艷廷副研究員團隊圍繞近岸/離岸海上風電制氫的需求，研發出一條以海水為原料制備氫氣聯產淡水的新技術，并依托該技術完成了25千瓦級裝置的測試驗證。
近年來，我國海上風電裝機量持續大幅增加。截至2022年，我國海上風電累計裝機容量已突破3000萬千瓦，約占全球的54%，近岸/離岸海上風電就地消納問題日益凸顯。發展基于海上風電的電解水制氫技術對解決海上風電就地消納和能源短缺問題，實現“雙碳”目標具有重要意義。然而，海上風電電解水制氫技術目前存在淡水資源緊缺、海水成分復雜等問題，亟需發展以海水為原料的綠氫制備新方法與新技術。
傳統堿性電解水制氫的電能利用率一般為65%至80%，未能利用的電能轉化為廢熱排放至環境中，造成了能源的嚴重浪費。在本工作中，團隊利用電解水產生的廢熱作為海水低溫制淡水的熱源，建立了廢熱回收系統，并與海水低溫淡化技術進行集成耦合，研發出海水制氫聯產淡水新技術。相比傳統淡水電解水制氫，該技術省去了廢熱移除所必需的換熱器單元，以及與之配套的冷卻介質，減少了設備成本與能耗。
在此基礎上，團隊基于自主研發的鎧甲催化劑整體式電極，研制出25千瓦級海水制氫聯產淡水裝置。運行結果顯示，以海水為原料可實現高效電解水制氫聯產淡水，氫氣產能可達3噸/年，氫氣純度≥99.999%，產生的淡水在滿足自身電解需求的基礎上，可額外聯產淡水6噸/年，淡水電導率≤20μs/cm，鹽度≤0.04ppt。同時，相比傳統淡水電解水制氫裝置，可將堿性電解水制氫系統的電能利用率提高10%以上，證明了海水制氫聯產淡水新技術的可行性與先進性，有望為近岸/離岸海上風電規模化制氫提供具備核心競爭力的技術支撐。
該工作得到國家自然科學基金、遼寧濱海實驗室、中國科學院B類先導專項“功能納米系統的精準構筑原理與測量”等項目的資助。(文/圖 朱培鑫、劉艷廷)
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