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4月9日，四川大學(xué)/深圳大學(xué)謝和平院士團(tuán)隊(duì)在《自然綜述：清潔技術(shù)》發(fā)表海水直接制氫相關(guān)研究成果。該研究首次將真實(shí)海洋環(huán)境多因素耦合作用納入海水制氫研究體系，系統(tǒng)打通了從微觀反應(yīng)機(jī)制到宏觀工程放大的全鏈條認(rèn)知，創(chuàng)新性提出海水直接電解制氫規(guī)模化產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的系統(tǒng)評(píng)估框架，為海洋綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了理論支撐與方向指引。
海水直接制氫是推動(dòng)能源體系變革的戰(zhàn)略突破口之一。據(jù)中國(guó)工程院院士謝和平介紹，自20世紀(jì)70年代國(guó)際學(xué)術(shù)界提出海水直接電解制氫構(gòu)想以來(lái)，國(guó)際海水直接制氫研究多聚焦于催化劑改性、非對(duì)稱電解和膜孔篩分，始終未能徹底解決海水復(fù)雜組分引發(fā)的析氯副反應(yīng)、催化劑失活、系統(tǒng)腐蝕等行業(yè)共性難題。同時(shí)，絕大多數(shù)研究缺乏對(duì)真實(shí)海洋環(huán)境中海水成分波動(dòng)、風(fēng)浪擾動(dòng)、鹽霧腐蝕、可再生能源出力波動(dòng)等多因素耦合作用的系統(tǒng)認(rèn)知，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室成果與工程化應(yīng)用之間存在巨大鴻溝。
針對(duì)上述技術(shù)發(fā)展痛點(diǎn)，該研究系統(tǒng)梳理了海水直接電解過程的關(guān)鍵微觀機(jī)制，明確了復(fù)雜離子環(huán)境下析氧/析氯競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)、鈣鎂離子沉積、界面?zhèn)髻|(zhì)變化等對(duì)海水直接電解制氫系統(tǒng)的穩(wěn)定性與能量效率影響作用機(jī)制；并結(jié)合國(guó)際主流技術(shù)路線，系統(tǒng)分析了不同方案的工程放大適用性與局限性，首次建立了微觀反應(yīng)機(jī)制與宏觀系統(tǒng)運(yùn)行之間的關(guān)聯(lián)認(rèn)知準(zhǔn)則，填補(bǔ)了領(lǐng)域內(nèi)微觀基礎(chǔ)與工程應(yīng)用脫節(jié)的研究空白。
該研究首次將研究視角從實(shí)驗(yàn)室理想體系拓展至真實(shí)海洋工程場(chǎng)景，構(gòu)建了涵蓋材料性能、界面過程、裝置結(jié)構(gòu)、海洋環(huán)境因素、可再生能源適配性的全維度系統(tǒng)評(píng)估框架，為海水制氫全鏈條技術(shù)優(yōu)化、工程化設(shè)計(jì)與規(guī)模化放大提供了清晰、可量化的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。
專家表示，該成果系統(tǒng)梳理了海水直接制氫“微觀機(jī)制—系統(tǒng)放大—環(huán)境適應(yīng)性”的發(fā)展脈絡(luò)和理論體系，為推動(dòng)海水直接制氫技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室邁向規(guī)模化產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。
