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

 

 

不過，隨著人們對電力資源的需求越來越大，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，短時間內(nèi)仍然無法被完全取代。

 

但隨著我國科學家在海水制氫領域?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祟悓κ汀⑻烊粴狻⒚禾康然剂匣蛟S將不再像以往那樣依賴。

 

據(jù)悉，由中國東方電氣集團有限公司與謝和平院士團隊聯(lián)合開展的全球首次海上風電無淡化海水原位直接電解制氫技術試驗，已在福建興化灣海上風電場取得成功。全球首套與可再生能源相結合的漂浮式海上制氫平臺——“東福一號”，在試驗過程中連續(xù)穩(wěn)定運行超過10天。

 

 

這項技術的成功突破，意味著我國科研人員解決了近半世紀的世界性難題，打開了低成本氫氣制造的大門。

 

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

 

人人看好的氫能源，它有什么優(yōu)點？首先，氫氣是非常清潔的能源，氫氣燃燒后，產(chǎn)物只有水，不會產(chǎn)生二氧化碳；其次，氫氣燃燒時的熱值還非常高，運載火箭就經(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備。

 

 

海水制氫在20世紀70年代初就被提出，雖然并不是什么新概念，但過去國際上所謂的海水制氫，實際上是將海水淡化后再進行制氫。過去這種海水制氫技術，其實本質(zhì)上就是淡水制氫，不僅需要大量海水淡化設備，還會使工藝流程變得更為復雜，這導致成本居高不下。

 

過去為什么不用海水直接制氫？

 

因為海水中含有大量的離子，比如鈣離子、鎂離子等，這些離子會在電氣設備的陰極和陽極上會發(fā)生沉積，甚至腐蝕電極，這不僅會大大降低電解效率，還會使電解設備用不了多久就變得無法使用，維護成本非常高，因此過去的海水電解制氫通常都需要將海水凈化成淡水后再進行電解。

 

現(xiàn)在，經(jīng)過我國科研人員的努力，海水直接制氫技術走出實驗室，中國成為世界上首個掌握廉價海水制氫技術的國家，并且已進入商用階段。

 

 

我國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低于海水中水的摩爾濃度，由于存在濃度差，海水中的水會自發(fā)地向堿性電解液流動。此時若設置一個具有選擇性滲透作用的膜，只讓水分子通過，不讓其它離子通過，便能不使用任何能源就實現(xiàn)海水向堿性電解液補水的效果，從而源源不斷地對海水進行電解。無需淡化，這大大降低了海水制氫的成本。

 

 

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

 

據(jù)介紹，這項技術大有可為，應用范圍非常廣泛，除了可以直接電解海水制氫，此技術的原理還可應用于工業(yè)廢水、生活廢水等非淡水直接電解制氫。這意味著該技術在我國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，必將使中國一躍成為全球氫能源的領跑者，這將降低人類對傳統(tǒng)化石能源的依賴，顛覆全球的能源格局。隨著氫能源的普及，那些過去依靠石油、天然氣把日子過得十分紅火的國家，未來就沒有那么風光了，靠先天優(yōu)勢大量出化石能源躺著賺錢的時代，或許很快便會終結！

 

 

當然，氫能源要想獲得廣泛應用，氫氣的儲備、運輸?shù)葐栴}也必須要解決，可喜的是我國在這些方面也取得了諸多成就。

 

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

 

因為電力通常來說只能發(fā)多少用多少，多余的電如果不用就浪費了，除非能夠?qū)⑦@些電力資源儲存起來。蓄電池成本太大，只能作為短期儲能方式，要想長期儲能，目前就只有兩種可靠的方案，一是抽水蓄能，二是儲氫。

 

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)電站會將多發(fā)出來的電用來抽水，等到白天用電高峰期，再將抽到山頂水庫中的水放下來發(fā)電，這樣做既可以避免多發(fā)出來的電被浪費掉，又能緩解用電高峰期的電力緊張問題。

 

 

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