海洋是地球上最大的氫礦，結合海上風光發(fā)電技術，通過取之不盡的海水資源直接制氫，將為綠氫產業(yè)的發(fā)展提供全新路徑。

按照是否需要提前對海水進行淡化處理，海水制氫分為直接電解制氫和間接電解制氫兩類路線。相比于間接制氫，海水直接制氫路線簡化了工藝流程，因此更容易實現降本目標。

近年來，來自全球各地的科研團隊先后在海水電解制氫方面實現突破，海水制氫技術快速發(fā)展。此外，國內外企業(yè)正在積極推進海水制氫產業(yè)化發(fā)展，多個海水制氫項目陸續(xù)啟動。

深圳大學、四川大學謝和平院士團隊

2022年11月30日，深圳大學、四川大學謝和平院士團隊在Nature期刊上發(fā)表了海水原位直接電解制氫相關研究成果。該研究采用物理力學與電化學相結合的全新思路，建立了相變遷移驅動的海水無淡化原位直接電解制氫全新原理與技術，徹底隔絕海水離子，實現了無淡化過程、無副反應、無額外能耗的海水原位直接電解制氫原理與技術重大突破。

2022年12月16日，東方電氣股份有限公司、東方電氣（福建）創(chuàng)新研究院有限公司與深圳大學、四川大學謝和平院士團隊，共同簽署了“海水無淡化原位直接電解制氫原創(chuàng)技術中試和產業(yè)化推廣應用”四方合作協議。

2023年6月，經中國工程院專家組現場考察后確認，全球首次海上風電無淡化海水原位直接電解制氫技術海上中試在福建興化灣海上風電場獲得成功。

2023年10月，東福院與中國石油長慶油田分公司簽署項目合作協議，將無淡化海水原位直接電解制氫技術應用于長慶油田。這是該技術在海上中試成功后，首次應用于工業(yè)廢水制氫領域。項目未來探索將海水制氫技術拓展到節(jié)能環(huán)保領域，為石化廢水、煉鋼廢水等工業(yè)廢水制氫提供路線參考。

南京大學現代工學院李朝升課題組

近日，在海水制氫技術方面，南京大學取得了重大突破。南京大學現代工學院李朝升課題組設計了一種基于層狀雙氫氧化合物（CoFe-LDHs）電催化劑來應對海水中高濃度的Cl?為電解海水制氫帶來的挑戰(zhàn)。

據了解，相關成果已經以“Ultrastable electrocatalytic seawater splitting at ampere-level current density”為題，于2024年2月9日在Nature Sustainability（2024, 7, 158?167）上發(fā)表。值得一提的是，這一研究還得到了國家杰出青年科學基金、國家重點研發(fā)計劃、江蘇省前沿引領技術基礎研究和南京大學卓越計劃等項目資助。

天津大學凌濤教授與澳大利亞阿德萊德大學喬世璋教授團隊

2023年1月30日，天津大學凌濤教授與澳大利亞阿德萊德大學喬世璋教授團隊合作在Nature Energy期刊上發(fā)表了海水制氫研究成果。該成果通過在常見的催化劑表面引入硬路易斯酸材料，在催化劑表面構建了局部堿性的反應微環(huán)境，在不經過凈化、脫鹽處理和不添加強堿的條件下，在近中性的天然海水中實現了高效穩(wěn)定的電解制氫。

大連潔凈能源集團有限公司

2023年1月28日，大連市普蘭店區(qū)海水制氫產業(yè)一體化示范項目正式開工。該項目投產后，將形成年發(fā)電量1.37億千瓦時和年產2000噸的新能源綠氫產能，并在未來三年計劃累計投資約30億元，逐步形成500兆瓦新能源發(fā)電、10000噸綠氫的產業(yè)規(guī)模。

海水制氫產業(yè)一體化示范項目將充分利用普蘭店區(qū)灘涂光伏資源優(yōu)勢及大連市技術研發(fā)、儲能設備、制氫設備、加氫設備、氫燃料電池、整車、氫能消納等可實現完整產業(yè)鏈本地化的優(yōu)勢，打造國內首例，集灘涂光伏、儲能、海水淡化、電解制氫為一體，嘗試風光耦合及大規(guī)模不受上網指標限制的孤網運行模式的氫能源產業(yè)一體化示范項目。

中國科學院大連化物所

2023年10月消息，中國科學院大連化物所圍繞近岸/離岸海上風電制氫的需求，研發(fā)出一條以海水為原料制備氫氣聯產淡水的新技術，并依托該技術完成了25千瓦級裝置的測試驗證。

團隊利用電解水產生的廢熱作為海水低溫制淡水的熱源，建立了廢熱回收系統(tǒng)，并與海水低溫淡化技術進行集成耦合，研發(fā)出海水制氫聯產淡水新技術。相比傳統(tǒng)淡水電解水制氫，該技術省去了廢熱移除所必需的換熱器單元，以及與之配套的冷卻介質，減少了設備成本與能耗。

在此基礎上，團隊研制出了25千瓦級海水制氫聯產淡水裝置。運行結果顯示，以海水為原料可實現高效電解水制氫聯產淡水，氫氣產能可達3噸/年，產生的淡水在滿足自身電解需求的基礎上，可額外聯產淡水6噸/年，證明了海水制氫聯產淡水新技術的可行性與先進性，有望為近岸/離岸海上風電規(guī)模化制氫提供具備核心競爭力的技術支撐。

牛津大學&華東理工大學

2024年1月4日，英國牛津大學Edman Tsang團隊與華東理工大學吳新平團隊合作，在Nature Catalysis期刊上發(fā)表了其研究成果。該成果報道了一種太陽光驅動下海水高溫分解產氫的新策略，取得了高達15.9%的能量轉化效率，超過了目前已報道的同類體系。

該成果清晰地揭示了海水中電解質離子在該催化體系中促進光生載流子分離的作用機制，對該體系在納米甚至原子尺度有了新的認識，創(chuàng)新地提出了電解質輔助極化效應，并初步探究了其在實際生產應用中的可行性。

中國科學院理化所

2024年2月消息，中國科學院理化技術研究所提出了一種海水制氫的新策略——利用電化學重整廢棄的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料，從海水中提取出氫氣。該研究為廢棄塑料和海洋資源的利用以及綠色氫能生產提供了新思路，有望為解決全球能源危機和環(huán)境污染問題作出貢獻。

研究團隊設計出一種名為“鈀-四氧化二鈷銅”的復合電催化劑，成功破解了電解水制氫降本增效的難題。這種催化劑不僅可以高選擇性地將廢棄PET塑料轉化為高附加值的乙醇酸，還能有效提升海水制氫效率并降低成本。在模擬海水環(huán)境中，該體系在1.6安培的電流下，穩(wěn)定運行時長超100小時，顯示出較高的實用性和穩(wěn)定性。

韓國現代重工

2021年3月，韓國材料科學研究所宣布，該所的研究團隊在韓國國內首次成功開發(fā)了可利用海水直接生產綠氫并劃時代地降低氫氣生產單價的“陰離子交換膜（AEMs）海水電解技術”。現代重工已與釜山大學、韓國材料科學研究所共同開發(fā)了海水電解催化劑及電極技術，與首爾大學共同開發(fā)了水電解系統(tǒng)工程解析模型等。

2023年2月，現代重工、韓國造船海洋、現代石油銀行、韓國材料科學研究所、首爾大學、釜山大學、三星泰科、HEESUNG CATALYSTS CORPORATION等8家企業(yè)、科研機構、高校共同簽署了海水電解系統(tǒng)核心技術開發(fā)業(yè)務協議。

印度理工學院馬德拉斯分校

印度理工學院馬德拉斯分校的新技術和研究旨在直接利用豐富的海水來制造綠氫以減少對淡水的需求。研究人員使用碳基支撐材料代替金屬作為電極，幾乎消除了電極在海水中腐蝕的可能性。印度理工學院馬德拉斯分校開發(fā)的技術可用于工業(yè)和生活廢水處理。他們已經計劃開始利用工業(yè)廢水進行實驗。

澳大利亞皇家墨爾本理工學院

由皇家墨爾本理工學院（RMIT）高級研究員納西爾·馬哈茂德博士領導的團隊成功地從海水中電解制得氫氣，同時繞過了昂貴的海水淡化過程。馬哈茂德和他的團隊開發(fā)了專門針對海水的催化劑。與其他催化劑相比，這些新型催化劑更加高效、穩(wěn)定且更具成本效益。該技術通過一種簡單的方法改變催化劑的內部化學性質，由于催化劑容易制造且生產成本更低，因此有助于擴大海水電解的規(guī)模。該技術可顯著降低電解槽的成本，研究人員的下一步是開發(fā)一種新型電解槽，使用一系列催化劑有效生產大量氫氣。

斯坦福大學SLAC團隊

斯坦福大學SLAC團隊通過雙膜系統(tǒng)直接利用海水電解生產氫氣。目前大部分電解水制氫系統(tǒng)使用單層膜。SLAC團隊研究使用兩層隔膜系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以減少氯離子到達陽極并氧化的情況。質子穿過其中一層膜到達可以被富集的場所，并通過與陰極相互作用轉化為氫氣。系統(tǒng)中的第二層膜僅允許陰離子（例如氯離子）通過，而另一層膜上帶有電負性的基團。SLAC團隊表示在實驗中，帶負電的膜被證明可以高效地阻擋幾乎所有的氯離子，并且他們的系統(tǒng)在運行時不會產生氯氣等有毒副產物。

英國ERM公司Dolphyn項目

ERM公司Dolphyn項目利用分散式制氫模式，通過在風機平臺上設置水電解制氫設備實現大規(guī)模的分散式制氫，將電解制氫模塊和風力發(fā)電模塊集成在半潛式風機平臺上，氫氣通過北海現有油氣管道輸往英國本土。這是一個融合了尖端浮動風能和制氫技術的革命性解決方案。

該集成系統(tǒng)將利用海上風資源的力量來推動大規(guī)模綠色氫的生產。這一創(chuàng)新解決方案采用模塊化設計，將電解和 10 MW 風力渦輪機結合在系泊浮動下部結構上。其結果是一個完全集成的系統(tǒng)，能夠從海水中生產綠色氫氣，僅由風能提供動力。

中國科學院寧波材料研究所

2023年6月，中國科學院寧波材料所發(fā)布消息稱，該研究所在海水電解制氫大尺寸、高穩(wěn)定陰極技術方面取得進展，為解決海水電解制氫過程中面向工業(yè)規(guī)模化放大的高性能陰極合成提供了新的合成方法。研究所對合成陰極的性能和成本的評估顯示，該電極具備在工業(yè)規(guī)模下可持續(xù)制氫的潛力。

法國氫技術公司 Lhyfe

2022年9月，法國氫技術公司Lhyfe啟動了其Sealhyfe 海上制氫平臺項目，該平臺同時結合了太陽能、風能和波浪能，通過電解海水以獲得可再生綠氫。

2023年6月，法國Lhyfe公司宣布其首個海上氫生產試點項目Sealhyfe投產，成功在大西洋生產出第一公斤綠氫。Sealhyfe 項目采用Plug提供的EX-425D型號PEM電解槽，電力來自浮動風力渦輪機提供的海上風電。Lhyfe同時宣布了HOPE項目（歐洲海上制氫項目），該項目預計將于2026年在比利時奧斯坦德附近每天生產高達4噸氫氣。

電解槽制造公司 Ohmium與膜蒸餾技術公司Aquastill

2023年7月設計、先進質子交換膜 (PEM) 電解槽的制造商 Ohmium International（“Ohmium”）宣布與模塊化膜蒸餾技術的領導者之一的Aquastill進行戰(zhàn)略合作，利用廢熱進行海水淡化并制取氫氣。

通過將 Aquastill 的海水淡化能力與 Ohmium 的模塊化電解槽相結合，此次合作將為沿海地區(qū)的企業(yè)創(chuàng)造新的脫碳機會，提供更高效、可持續(xù)和低成本的清潔能源。此外，將質子交換膜電解槽與海上風電場耦合，模塊化海水淡化裝置的創(chuàng)新集成將促進具有成本效益的綠氫生產。Ohmium 和 Aquastill 已開始評估這些技術的集成可行性，旨在盡快將這些技術投入商業(yè)使用。

韓國船舶與海洋工程研究所

2023年7月20日，韓國船舶與海洋工程研究所（KRISO）宣布，其研發(fā)的海上制氫平臺已經獲得美國船級社（ABS）的原則性批準（AiP）。該平臺是一座可以利用海洋可再生能源發(fā)電以生產綠色氫氣的環(huán)保型平臺。該平臺由海水淡化系統(tǒng)、水電解系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)以及加壓儲氫系統(tǒng)組成。