海洋能源網(wǎng)獲悉，10月15日，謝和平院士團隊以深圳大學(xué)和四川大學(xué)共建的深地工程智能建造與安全運維全國重點實驗室為第一單位，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隊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/亞鐵氰酸根電對在真實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)機理，實現(xiàn)了全新系統(tǒng)在真實海水環(huán)境下250小時的長時間穩(wěn)定。

海水電解制氫是未來能源體系重要發(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。在過去幾十年中，包括美國斯坦福大學(xué)、法國國家科學(xué)研究中心、澳大利亞阿德萊德大學(xué)、中國科學(xué)院在內(nèi)的多個國際知名研究機構(gòu)，通過催化劑設(shè)計、膜材料科學(xué)等策略，對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，謝和平院士團隊通過將分子擴散、界面相平衡等物理力學(xué)過程與電化學(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和瓶頸，成果發(fā)表于《自然》雜志，并入選“2022年度中國科學(xué)十大進(jìn)展”。

2023年5月，謝和平院士團隊與東方電氣集團聯(lián)合開發(fā)了漂浮式制氫系統(tǒng)“東福一號”，在3～8級大風(fēng)、0.3～0.9米海浪條件下穩(wěn)定運行，打造了全球首個海上風(fēng)電海水無淡化原位直接電解制氫示范，首次驗證了在海洋復(fù)雜荷載環(huán)境下的海水無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)志著謝院士團隊研發(fā)的全新原理新技術(shù)正在快速邁向產(chǎn)業(yè)化。

謝和平院士團隊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)。