米兰官网-海水直接制氢制氯提供低碳转型“中国路径”—新闻—科学网

海水直接电解制氢、制氯一直被视为能源与化工范畴的革命性胡想，但科学家于试验室模仿抱负的海水系统难以解决析氯副反映、催化剂中毒、体系腐化等技能难题。更要害的是，真实海洋中海水身分、风波打击、盐雾腐化等多种难题致使试验室结果与工程运用间存于鸿沟。

日前，中国工程院院士谢及平团队及国度纳米科学中央研究员赵慎龙团队别离于《天然综述－清洁技能》及《天然－合成》发表论文，报导了于海水直接制氢、制氯范畴的新冲破。两项研究从差别层面为海水资源化使用扫清了障碍，也为全世界低碳转型提供了“中国路径”。

海水制氢。AI制图

买通“全链条认知”，为财产化推进提供线路指引

“咱们这项研究初次将真实海洋情况多因素耦互助用纳入海水制氢研究系统，构建了涵盖质料机能、界面历程、装配布局、海洋情况因素、可再生能源适配性等全维度的体系熟悉，买通了直接海水电解范畴从微不雅反映机制到宏不雅工程放年夜的全链条认知。”谢及平告诉《中国科学报》。

近日，谢及平团队于《天然综述－清洁技能》发表论文，体系梳理了海水制氢行业主流的四类技能路径（电催化剂改性、非对于称电解、孔径筛分、相变迁徙）的微不雅作用道理，明确了差别路径按捺海水析氯副反映、抗钙镁沉淀、晋升持久不变性的焦点机制。该团队依据多年树模经验，明确了差别技能线路从试验室小试到工业化放年夜的焦点瓶颈，并针对于性提出适配真实海洋繁杂工况的体系设计及评估框架，为全行业财产化推进提供了清楚的线路指引。

此中，团队原创的相变迁徙海水无淡化直接制氢技能最具倾覆性。该技能经由过程界面压差驱动海水自觉完成“液-气-液”相变传质，从道理上阻遏了海水繁杂离子与电解焦点部件的接触，一举解决了腐化与中毒难题。

今朝，该技能已经完成从试验室到真实海洋及范围化的超过：2023年5月，该团队结合东方电气实现全世界首个1.2Nm3/h海优势电耦合海水无淡化原位直接制氢海试；2025年1月，他们于广东南沙建成110Nm3/h（500千瓦级）树模工程，完成百倍范围放年夜；当前正结合东方电气、国度电投推进200Nm3/h（兆瓦级）范围化海试。

降耗50%，原料降本超80%

赵慎龙课题组于发表在《天然－合成》的论文中，从高熵合金纳米质料布局设计、反映机理解析到海水电解体系构建与技能经济评估，体系展示了海水直接电合成氯气的可行技能线路。

“咱们这项研究最年夜的亮点是提出了一种新的反映与工艺耦合线路。”赵慎龙对于《中国科学报》说，“与高能耗的传统氯碱工艺依靠高纯盐水差别，该技能直接使用海水作为原料，实现氯气、氢气和氢氧化钠的高效协同出产。”

相较在水电解中的析氧反映（四电子历程），析氯反映为两电子反映，于合理催化剂设计下可实现更快的反映动力学。同时，氯气作为主要的年夜宗化工原料，比氧气的工业运用价值更高。该研究为海水资源的高值使用和新型氯碱工艺的成长提供了新的技能路径。

海水取之不尽、用之不竭，但今朝使用起来依然坚苦许多。如海水电解历程中，方针产品选择性差、腐化性和电极怎样不变等问题，让海水资源没法使用或者使用成本太高。

“选用超细高熵合金纳米线电催化电极很好解决了这一问题，这也是该研究的另外一个亮点。”赵慎龙先容说，研究高熵合金的灵感来自海洋运输范畴。最近几年来，人们测验考试于汽船下面挂高熵质料来抵挡船体腐化。受此开导，赵慎龙团队一直于高熵合金方面寻觅冲破。他们经由过程纳米加工技能，将高熵合金的活性中央袒露出来，让质料既有高效的选择性及催化活性，又具有耐腐化性及永劫间的服役不变性。

“如许，将来真正工程化的时辰，才会更简朴。”赵慎龙说，“发文章很主要，但技能研究的终极方针还有是但愿能真正促成财产成长。”

经由过程自立构建的海水流动电解系统，赵慎龙团队发明电极能于工业级电流密度10 千安每一平方米前提下实现跨越98%的析氯选择性，并不变运行跨越5500小时。技能经济阐发注解，该系统相较传统氯碱工艺可显著降低32.8%的总出产成本，此中高熵合金电极促使电力耗损降低超50%，海水替换高纯盐水使原料成本降低超80%。

“研究成果注解，高熵纳米质料于繁杂严苛的电解情况中具有怪异的不变性与电子调控能力，为开发新一代绿色氯碱和海水电解技能提供要害支撑。”赵慎龙说。

向海图强：慢慢推进贸易化落地

“谢院士团队的研究咱们也存眷了。”赵慎龙说，“咱们的目的同样、观点相似，都聚焦海水资源高值使用，将海水‘变废为宝’,也都触及电解系统中的要害界面与工程问题，只是技能方针及实现路径差别。”

今朝，赵慎龙等人正踊跃及工业界接触，包括与中东地域国度的公司推进海水使用方面的交流互助，但愿该技能尽快运用起来。

“咱们一方面做电极制备，另外一方面也举行电解水研究。”赵慎龙说，“咱们于湖南常德建了一个中试产线，今朝已经经完成1万平方米的质料放年夜，接下来会继承扩展产线，但真正量产仍需要整合资源。”

谢及平认为，他们的研究成立了微不雅反映机制与宏不雅体系运行之间的联系关系熟悉，弥补了范畴内微不雅机制与工程运用脱节的空缺。但“差别技能路径的财产化进度有所差异”。

“买通从试验室机理研究到工程放年夜的技能逻辑，给出了可落地的实现路径，其实不象征着彻底成熟到年夜范围工业化运用。”谢及平说，“今朝咱们正结合东方电气、国度电投推进200Nm3/h（兆瓦级）范围化海水无淡化直接制氢海试。下一步咱们将优先于离岸风电场景下进一步开展树模运用，慢慢推进贸易化落地。”

相干论文信息:?

https://doi.org/10.1038/s44359-026-00160-7

https://doi.org/10.1038/s44160-026-00999-5