受全球變暖影響，世界各國(guó)均表示將減少碳排放。為了減少碳排放，勢(shì)必要減少化對(duì)化石能源的依賴(lài)，轉(zhuǎn)而使用電力。目前大眾最熟知的改變就是純電動(dòng)汽車(chē)的興起，純電動(dòng)汽車(chē)未來(lái)必將取代燃油車(chē)。此外，許多國(guó)家也在逐漸降低火力發(fā)電的占比，改而使用光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等更為清潔的發(fā)電方式。

 

 

不過(guò)，隨著人們對(duì)電力資源的需求越來(lái)越大，在水力發(fā)電潛能差不多被耗盡的情況下，火力發(fā)電由于其穩(wěn)定性極佳，短時(shí)間內(nèi)仍然無(wú)法被完全取代。

 

但隨著我國(guó)科學(xué)家在海水制氫領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，能以比較低的成本用海水直接制造氫氣，目前的全球能源格局或?qū)⒑芸毂活嵏玻祟?lèi)對(duì)石油、天然氣、煤炭等化石燃料或許將不再像以往那樣依賴(lài)。

 

據(jù)悉，由中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司與謝和平院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合開(kāi)展的全球首次海上風(fēng)電無(wú)淡化海水原位直接電解制氫技術(shù)試驗(yàn)，已在福建興化灣海上風(fēng)電場(chǎng)取得成功。全球首套與可再生能源相結(jié)合的漂浮式海上制氫平臺(tái)——“東福一號(hào)”，在試驗(yàn)過(guò)程中連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行超過(guò)10天。

 

 

這項(xiàng)技術(shù)的成功突破，意味著我國(guó)科研人員解決了近半世紀(jì)的世界性難題，打開(kāi)了低成本氫氣制造的大門(mén)。

 

據(jù)新聞報(bào)道，在不考慮稅費(fèi)等成本的情況下，現(xiàn)階段，利用風(fēng)力發(fā)電，我國(guó)海水制氫的成本最低已低至0.3元每立方米，已經(jīng)具備商用價(jià)值。

 

人人看好的氫能源，它有什么優(yōu)點(diǎn)？首先，氫氣是非常清潔的能源，氫氣燃燒后，產(chǎn)物只有水，不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳；其次，氫氣燃燒時(shí)的熱值還非常高，運(yùn)載火箭就經(jīng)常使用液態(tài)氫作為燃料，并且氫氣加壓后也可用作能源儲(chǔ)備。

 

 

海水制氫在20世紀(jì)70年代初就被提出，雖然并不是什么新概念，但過(guò)去國(guó)際上所謂的海水制氫，實(shí)際上是將海水淡化后再進(jìn)行制氫。過(guò)去這種海水制氫技術(shù)，其實(shí)本質(zhì)上就是淡水制氫，不僅需要大量海水淡化設(shè)備，還會(huì)使工藝流程變得更為復(fù)雜，這導(dǎo)致成本居高不下。

 

過(guò)去為什么不用海水直接制氫？

 

因?yàn)楹Ｋ泻写罅康碾x子，比如鈣離子、鎂離子等，這些離子會(huì)在電氣設(shè)備的陰極和陽(yáng)極上會(huì)發(fā)生沉積，甚至腐蝕電極，這不僅會(huì)大大降低電解效率，還會(huì)使電解設(shè)備用不了多久就變得無(wú)法使用，維護(hù)成本非常高，因此過(guò)去的海水電解制氫通常都需要將海水凈化成淡水后再進(jìn)行電解。

 

現(xiàn)在，經(jīng)過(guò)我國(guó)科研人員的努力，海水直接制氫技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)成為世界上首個(gè)掌握廉價(jià)海水制氫技術(shù)的國(guó)家，并且已進(jìn)入商用階段。

 

 

我國(guó)掌握的海水非淡化直接電解制氫的原理是什么？

 

據(jù)悉，我國(guó)科研人員采用的是堿性電解水制氫。電解液是30%濃度的氫氧化鉀溶液，而海水主要是3%濃度的鹽溶液，氫氧化鉀溶液中水的摩爾濃度遠(yuǎn)低于海水中水的摩爾濃度，由于存在濃度差，海水中的水會(huì)自發(fā)地向堿性電解液流動(dòng)。此時(shí)若設(shè)置一個(gè)具有選擇性滲透作用的膜，只讓水分子通過(guò)，不讓其它離子通過(guò)，便能不使用任何能源就實(shí)現(xiàn)海水向堿性電解液補(bǔ)水的效果，從而源源不斷地對(duì)海水進(jìn)行電解。無(wú)需淡化，這大大降低了海水制氫的成本。

 

 

相對(duì)于需要消耗能源利用反滲透膜對(duì)海水施壓進(jìn)行淡化，再電解淡水制氫而言，這一技術(shù)不僅提高了效率，還降低了成本。

 

據(jù)介紹，這項(xiàng)技術(shù)大有可為，應(yīng)用范圍非常廣泛，除了可以直接電解海水制氫，此技術(shù)的原理還可應(yīng)用于工業(yè)廢水、生活廢水等非淡水直接電解制氫。這意味著該技術(shù)在我國(guó)西北這種水資源短缺，但電力資源富足的地區(qū)也是有用武之地的。

 

“海水直接制氫”一旦廣泛商用，必將使中國(guó)一躍成為全球氫能源的領(lǐng)跑者，這將降低人類(lèi)對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴(lài)，顛覆全球的能源格局。隨著氫能源的普及，那些過(guò)去依靠石油、天然氣把日子過(guò)得十分紅火的國(guó)家，未來(lái)就沒(méi)有那么風(fēng)光了，靠先天優(yōu)勢(shì)大量出化石能源躺著賺錢(qián)的時(shí)代，或許很快便會(huì)終結(jié)！

 

 

當(dāng)然，氫能源要想獲得廣泛應(yīng)用，氫氣的儲(chǔ)備、運(yùn)輸?shù)葐?wèn)題也必須要解決，可喜的是我國(guó)在這些方面也取得了諸多成就。

 

有些人可能想問(wèn)，既然海上的風(fēng)力能直接發(fā)電，為什么還要用這些電電解海水制氫，難道直接用風(fēng)電不香嗎？

 

因?yàn)殡娏νǔ?lái)說(shuō)只能發(fā)多少用多少，多余的電如果不用就浪費(fèi)了，除非能夠?qū)⑦@些電力資源儲(chǔ)存起來(lái)。蓄電池成本太大，只能作為短期儲(chǔ)能方式，要想長(zhǎng)期儲(chǔ)能，目前就只有兩種可靠的方案，一是抽水蓄能，二是儲(chǔ)氫。

 

就拿水力發(fā)電為例，在夜間用電低峰期，有些有條件的水力發(fā)電站會(huì)將多發(fā)出來(lái)的電用來(lái)抽水，等到白天用電高峰期，再將抽到山頂水庫(kù)中的水放下來(lái)發(fā)電，這樣做既可以避免多發(fā)出來(lái)的電被浪費(fèi)掉，又能緩解用電高峰期的電力緊張問(wèn)題。

 

 

海上的風(fēng)力資源十分富足，用風(fēng)電電解海水制氫，背后的邏輯也是如此，是為了充分利用風(fēng)電，避免浪費(fèi)。也就是說(shuō)，海水制氫就是為了儲(chǔ)備電能。