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实现全球首个!石油或变白菜价?中国水制氢技术让国力再次飙升!

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中国最新研发出了全球领先新技术,带领全球实现能源变革,石油可能会变成白菜价?

最近在网上可以看到一则消息,全球第1个海上风电无淡化海水直接电解制氢实验,在我国福建海试成功。



不过能将海水制氢大规模投入使用,未来一立方米的氢气成本可能只需要4毛钱。

我们现在制氢的主要方式有煤炭制氢、天然气制氢和电解水制氢等多种方式,不同的制氢方式决定了制氢的成本不同。

比如说煤炭制氢,每立方米的氢气成本价就在0.7元到0.8元。如果用天然气来制氢的话,成本会更高一些,平均每立方米的成本价在1.2元到1.4元之间。



如果说这项实验真的可以大规模投入使用,我们使用氢气的成本不仅大大降低,而且对全人类来说是清洁环保的新型能源,必然是一场能源革命。

其实在我们读初中的时候,通过化学实验课我们了解到,水经过电解以后可以分离出氢气。

而氢气在燃烧的过程中不会产生有害气体和污染物,是非常清洁的新型能源。



相信不少网友在刚接触这个知识的时候,也曾经好奇过一个问题:

既然通过电解就可以把水分离成氢气和氧气,为什么不利用这项技术提取氢气,然后用氢气来发电呢?

这是因为利用电来制造氢气,再用这部分氢气来产生电,这本身就是一个伪命题。因为每次制造出来的氢气都需要消耗大量的电,而提取出来的氢气所产生的电可能还不够成本。



既然如此,这些专家为什么还要提出海水制氢呢?

这可不是咱们国家的专家一时兴起,其实早在上个世纪70年代初的时候,就有科学家提出了海水直接电解制氢的课题。

半个世纪以来,包括美国斯坦福大学,法国国家科学研究中心,澳大利亚,阿德莱德大学和中国科学院等国内外知名研究团队,一直在为海水制氢可能化而不断努力,进行了大量的研究探索。



世界上最大的风力发电设备生产商,丹麦风力技术集团曾经就搞过这件事。

由于当时的技术非常不成熟,海水制氢的成本一直压不下来,导致这个项目最终流产。

而丹麦风力技术集团当初以为站在了风口,把企业的重心都放在了海水制氢上,所以整个集团的收益都受到了很大影响。

但海水制氢毕竟是个技术难关,也是困扰了全人类半个多世纪的难题。



海水虽然是水,但是和淡水完全不同。

海水的成分结构非常复杂,光是化学物质和元素就有90多种。

在利用海水提取氢气的时候,海水中的这些离子、微生物和颗粒杂质,会给化学反应带来很大程度的干扰,导致副反应竞争、催化剂失活、膈膜堵塞等一系列的问题。



其实以前有海水制氢,不过是间接制氢,多了很多工序,也增加了成本。

都知道直接对海水制氢才是最佳方案,可海水中这些干扰物太多,让直接制氢只能成为一个梦想。

石油、煤炭等传统化石燃料必然会被淘汰,未来的趋势肯定是绿色零碳的新能源。氢能在产生能量的过程中,只会产生水,没有任何碳排放,显然符合全球减碳的目标。



随着时间的不断推移,氢能在我们生活的运用会更广泛,比较典型的就是交通工具的能源来源。

为了实现全球节能减排,就连保时捷这样的豪车都开始出电车了。

如果真正较真来讲,未来的新能源车肯定是氢能车,不过氢能车不稳定,所以现在还没有研发出来。

这件小小的事情就足以反映出,未来中国会将氢能运用到生活的方方面面,我们对氢能的需求量也会呈现爆发式的增长。



根据专家的预测,到2060年的时候,我国的氢能年需求量可能会突破1.3亿吨。

如果还用传统方法制氢,不仅成本很高,还不利于环保。

而地球上超过七成的地方,都被海洋所覆盖。如果真能把海洋利用起来,就是一个潜力无穷的氢矿。



2022年11月30日,《自然》杂志上刊登了一篇论文,在国内外掀起轩然大波。

中国工程院院士谢和平团队通过一系列的实验,以分子扩散、界面相平衡等物理力学与电化学相结合的全新思路,建立了相变迁移驱动的海水无淡化原位直接电解制氢全新原理与技术。

一言以蔽之,海水直接制氢这个困扰全人类半个世纪的难题,被谢和平团队攻破了。



以前我们利用海水制氢,是先把海水淡化成高纯度的淡水后,再制取氢气。

由于海水中的氯离子特别多,也是海水中含量足最多的离子,在电解的过程中很容易产生氯气,所以以往执只能通过过滤材料把海水过滤淡化。

当然,这也意味着成本很高。

现在可以把海水直接当纯净水来用,在海水中原位电解制氢,成本大大降低。



谢和平团队研发出海水直接制氢后,还提出了未来的三条发展路径,都是和其他团队合作,形成产业链。

分别打造“海水制氢+镁基固、储、运、用技术”、“海水制氢+氢氨一体化”、“海水制氢+绿色甲醇一体化”三条产业链,概括而言就是在海水制氢的同时,把海水中的其他化学元素也一并提取出来,就地完成转化,为其他领域的燃料提供储运。

不过大家也别激动的太早,海水直接制氢实验目前仍然只局限于实验室实验水平,换句话说,顶多可以满足工业规模的要求。



想要满足商业规模氢气生产的要求,还需要进一步的科学实验论证,并且扩大实验规模和场景。

但可以预见的是,以前人们把发电能源放在了核分裂上,而核电站是有一定风险性的。如果真的能够实现海水直接制氢,那么氢能产电将会给我国带来更多的可能,也能满足人们日益增长的用电需求,为清洁能源的发展研究方向提供更多可能。



参考资料:
[1] 第一财经《科普|海上风电无淡化海水可直接制氢?成本和大规模量产怎么样了》2023-12-06
[2] 南方都市报《破解海水直接电解制氢半世纪难题!深圳大学权威刊物发表成果》2022-12-03
[3] 澎湃新闻《海水直接制氢海试已成功,能耗等同于淡水制氢》2023-09-11

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