近日，由我所催化基础国家重点实验室能源与环境小分子催化研究中心（509组群）邓德会研究员和刘艳廷副研究员团队围绕近岸/离岸海上风电制氢的需求，研发出一条以海水为原料制备氢气联产淡水的新技术，并依托该技术完成了25千瓦级装置的测试验证。
近年来，我国海上风电装机量持续大幅增加。截至2022年，我国海上风电累计装机容量已突破3000万千瓦，约占全球的54%，近岸/离岸海上风电就地消纳问题日益凸显。发展基于海上风电的电解水制氢技术对解决海上风电就地消纳和能源短缺问题，实现“双碳”目标具有重要意义。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废热排放至环境中，造成了能源的严重浪费。在本工作中，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集成耦合，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，以及与之配套的冷却介质，减少了设备成本与能耗。
在此基础上，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≤20μs/cm，盐度≤0.04ppt。同时，相比传统淡水电解水制氢装置，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，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。
该工作得到国家自然科学基金、辽宁滨海实验室、中国科学院B类先导专项“功能纳米系统的精准构筑原理与测量”等项目的资助。（文/图 朱培鑫、刘艳廷）
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