按照是否需要提前對(duì)海水進(jìn)行淡化處理，海水制氫分為海水直接電解制氫和海水淡化后再電解制氫兩類路線 。海水間接制氫即海水淡化后再電解制氫，本質(zhì)上是淡水制氫。相比于海水淡化后再電解制氫，海水直接制氫路線簡(jiǎn)化了工藝流程，也因此更容易實(shí)現(xiàn)降本目標(biāo)。
同時(shí)海水直接制氫雖優(yōu)勢(shì)明顯，但當(dāng)前該技術(shù)路線尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)。采用直接電解制氫路線時(shí)，海水中的氯離子被氧化為氯氣以及次氯酸根，會(huì)對(duì)電解槽產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕;不溶物在離子交換膜和催化劑表面的沉積黏附，導(dǎo)致催化劑快速失活;海水中的氫離子以及氫氧根離子濃度不高，會(huì)明顯制約電解效率。
面對(duì)海水直接電解制氫時(shí)催化劑易失活、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、電解效率低等技術(shù)難點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外企業(yè)、高校和科研結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量研究，旨在探索出一條可規(guī)?；医?jīng)濟(jì)性較高的海水制氫技術(shù)路線。近半年來(lái)，來(lái)自國(guó)內(nèi)外高校的多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)先后在海水直接電解制氫實(shí)現(xiàn)突破，并正在積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化 。
深圳大學(xué)、四川大學(xué)謝和平院士團(tuán)隊(duì)
2022年11月30日，深圳大學(xué)、四川大學(xué)謝和平院士團(tuán)隊(duì)在Nature期刊上發(fā)表了海水原位直接電解制氫相關(guān)研究成果。該研究采用物理力學(xué)與電化學(xué)相結(jié)合的全新思路，建立了相變遷移驅(qū)動(dòng)的海水無(wú)淡化原位直接電解制氫全新原理與技術(shù)，徹底隔絕海水離子，實(shí)現(xiàn)了無(wú)淡化過(guò)程、無(wú)副反應(yīng)、無(wú)額外能耗的海水原位直接電解制氫原理與技術(shù)重大突破。
謝和平院士團(tuán)隊(duì)研制了全球首套400L/h海水原位直接電解制氫技術(shù)與裝備，在深圳灣海水中連續(xù)運(yùn)行超3200小時(shí)，令人信服的從海水中實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定和規(guī)?；茪溥^(guò)程!此外，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了酸性和堿性固態(tài)凝膠電解質(zhì)，以表明相變遷移策略適配不同電解質(zhì)材料并有望伴隨PEM和AEM電解技術(shù)迭代發(fā)展。
隨后，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(xué)、四川大學(xué)謝和平院士團(tuán)隊(duì)，共同簽署了“海水無(wú)淡化原位直接電解制氫原創(chuàng)技術(shù)中試和產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用”四方合作協(xié)議 。
天津大學(xué)凌濤教授與澳大利亞阿德萊德大學(xué)喬世璋教授團(tuán)隊(duì)
2023年1月30日，天津大學(xué)凌濤教授與澳大利亞阿德萊德大學(xué)喬世璋教授團(tuán)隊(duì)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(guò)在常見(jiàn)的催化劑表面引入硬路易斯酸材料，在催化劑表面構(gòu)建了局部堿性的反應(yīng)微環(huán)境，在不經(jīng)過(guò)凈化、脫鹽處理和不添加強(qiáng)堿的條件下，在近中性的天然海水中實(shí)現(xiàn)了高效穩(wěn)定的電解制氫 。
澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)(RMIT University)
2023年2月消息，澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)研究人員在SMALL期刊上發(fā)表論文稱，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了一種專門(mén)用于海水的特殊催化劑：多孔N-NiMo_3P。這種新型催化劑使用時(shí)所需能量很少，且可在室溫下使用。雖然此前已有科學(xué)家開(kāi)發(fā)出用于海水裂解制氫的其他催化劑，但它們很復(fù)雜，難以規(guī)?；a(chǎn)。研究團(tuán)隊(duì)此次通過(guò)一種簡(jiǎn)單的方法改變了催化劑的內(nèi)部化學(xué)性質(zhì)，使它們相對(duì)容易大規(guī)模生產(chǎn)。
研究團(tuán)隊(duì)已為相關(guān)技術(shù)申請(qǐng)了專利，計(jì)劃首先開(kāi)發(fā)出一個(gè)電解槽原型，結(jié)合一系列催化劑來(lái)生產(chǎn)大量氫氣。
韓國(guó)現(xiàn)代重工
2021年3月，韓國(guó)材料科學(xué)研究所宣布，該所的研究團(tuán)隊(duì)在韓國(guó)國(guó)內(nèi)首次成功開(kāi)發(fā)了可利用海水直接生產(chǎn)綠氫并劃時(shí)代地降低氫氣生產(chǎn)單價(jià)的“陰離子交換膜(AEMs)海水電解技術(shù)”?，F(xiàn)代重工已與釜山大學(xué)、韓國(guó)材料科學(xué)研究所共同開(kāi)發(fā)了海水電解催化劑及電極技術(shù)，與首爾大學(xué)共同開(kāi)發(fā)了水電解系統(tǒng)工程解析模型等。
2023年2月，現(xiàn)代重工、韓國(guó)造船海洋、現(xiàn)代石油銀行、韓國(guó)材料科學(xué)研究所、首爾大學(xué)、釜山大學(xué)、三星泰科、HEESUNG CATALYSTS CORPORATION等8家企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、高校共同簽署了海水電解系統(tǒng)(seawater electrolysis system, SES)核心技術(shù)開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)協(xié)議。
