海南海工直接电解海水制氢技术解决绿氢贵淡水资源少难题

在海南省海口市的海南大学协同创新中心实验室里,大家正在围观一台银白色的设备,这东西大概有半个人那么高。它跟天然海水直接连着,管道都不用复杂的预处理系统。只要通上电,透过玻璃窗口能看到两边都在忙活:一边气泡冒个不停,那是氢气在生成;另一边白色的东西慢慢沉下去,这就是高纯度的氢氧化镁。这个工程样机已经连续跑了超过5000个小时,都没出过什么岔子。海南大学海洋清洁能源创新团队的田新龙教授说,以前大家只看重氢气,觉得那些沉淀是废料。现在可好了,这些曾经被认为没用的东西,变成了能卖好价钱的矿产资源。 这个团队是和中国科学院宁波材料技术与工程研究所合作的,在直接电解海水制氢技术上搞出了大动静,实现了“一电两用、一水双收”。他们把成果发在了《自然·通讯》上,给全世界解决绿氢贵、淡水资源少的难题提供了一个中国方案。以前电解水必须用干净的淡水才行,要是直接弄海水进去,里面那些乱七八糟的离子,特别是镁和钙离子,会把设备给弄坏。封苏阳打了个比方,就像家里的水壶烧久了会结一层水垢一样严重。镁离子会在电极表面迅速形成沉淀,几小时就能让电极罢工。 为了防止这种情况发生,行业里的常规做法是先淡化海水再制氢。这种方法流程太长、成本太高,导致绿氢价格一直下不来。田新龙看着电极上那层白色的沉淀突然灵光一闪:既然海水里的镁离子含量比陆地多出好几万倍,能不能把它们收集起来卖钱呢?难点在于怎么让镁离子析出却不粘在电极上。经过四年的折腾,团队终于研究出一种新型材料。封苏阳说他们给铂电极穿上了一层特殊的防护服——用碘离子产生静电排斥力。这样一来,电解产生的氢氧化镁就无法在电极上落脚了。 技术搞定了,经济账算下来划算吗?实验室里摆着的一瓶瓶白色粉末很是抢眼,这些都是提纯后的氢氧化镁纯度能达到99%。田新龙算了笔账:以前生产1公斤氢气要花几十块钱成本。现在用了新技术,每产1公斤氢气还能附带产出15公斤左右的氢氧化镁。这就好比用“一电两用”来抵消制氢的费用。 这项技术只要在常温的天然海水里就能运作了。它从1平方厘米的小电极片开始做起,一直发展到现在900平方厘米的大家伙;从实验室的瓶瓶罐罐变成了正在测试的大功率样机……未来的规划也很清晰:把海上风电发出来的绿电利用起来,“就地取材”直接电解海水。制取的绿氢可以合成绿色甲醇给洋浦港的大船当燃料;而生产出来的氢氧化镁则有望在高端新材料里派上大用场。