全球首个110Nm³/h海水无淡化直接电解制氢技术及系统装备项目启动

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2025年8月26日，广东省重点研发计划“新型储能与新能源”领域“分体模块式海水无淡化直接电解制氢技术及系统装备”研发项目启动会在深圳大学举行。广东省科技厅前沿与高新技术处处长文晓芸，广东省技术经济研究发展中心主任林雄，深圳大学校长、中国科学院院士毛军发，副校长周辉，项目启动会专家组组长、中国工程院院士汪华林，项目负责人、中国工程院院士谢和平，以及来自深圳大学、四川大学、东方电气（福建）创新研究院有限公司及东方电气（广州）重型机器有限公司的课题负责人、项目组骨干成员等共40余人参加此次会议。

面向国家氢能产业发展中长期规划及“双碳”战略，该项目作为广东省重点领域研发计划项目，将紧密围绕高效、高兼容性、高稳定性的海水直接制氢核心技术及装备开展攻关研究，以“原理研究-材料设计-器件研发-工艺创新-系统研制-应用示范”为基本思路，研制攻关全球首套110 Nm3/h海水无淡化原位直接电解制氢系统装备，形成从独创性原理、颠覆性技术、国产化装备到特色电解制氢工业模式的全链条式海洋绿氢发展路径，保持海水无淡化直接制氢技术的全球领先优势，打造具有中国特色的“海洋绿氢”新兴战略产业新赛道。

毛军发代表项目牵头单位表示，深圳大学将全力保障项目组织实施并取得突出成果。文晓芸表示，广东省科技厅将联合项目组共同推进本项目高质量完成。林雄围绕重点专项相关过程管理要求，介绍了专项总体情况、过程管理规范和流程等，重点强调了项目的管理组织具体落实到位对项目开展的深远意义，要求各方高度重视，做好统筹协作，高标准完成项目目标。

项目负责人谢和平院士从项目概要、组织管理、实施计划、成果与考核方式及保障措施等方面对项目实施方案进行了详细介绍。与会专家重点围绕项目的主要研究内容和创新点、实施方案等进行了质询，并提出了具体意见建议。专家组通过质询讨论形成评估意见，认为项目实施方案与项目任务书要求一致，项目阶段目标和分工明确，技术路线和计划安排基本合理，实施方案合理可行，一致同意通过项目的实施方案论证。

“分体模块式海水无淡化原位直接电解制氢技术及应用”项目汇聚了优秀的科研院校、行业企业和国内优秀研发团队，通过项目实施，实现抗海洋不可控波动环境下的规模化海水无淡化原位直接电解制氢的高效与长期稳定，将有力推进我国独创的全新海水原位直接制氢产业化进程。

开创海水原位直接电解制氢全新路径

海洋是地球上最大的氢矿，向大海要水是未来氢能发展的重要方向。然而，海水成分非常复杂（包含92种化学元素），还含有大量微生物和悬浮颗粒，导致海水制氢技术面临有害腐蚀性和毒性、催化剂失活、电解效率低等诸多技术瓶颈与挑战。

为此，以海水为原料制氢形成了海水直接制氢和间接制氢两种不同的技术路线。其中，海水间接制氢本质上是淡水制氢，目前已在国内外（德国、荷兰、挪威、日本、英国、大连等）开展规模化示范工程项目，如荷兰PosHYdon海上绿氢试点项目、西门子歌美飒Brand Hydrogen风电制氢试点项目、德国Tractebel Overdick海上风电制氢平台项目等；2020年以来，我国也先后开展海水间接制氢项目，如大连洁净能源集团海水制氢产业一体化示范项目、明阳海洋能源立体化创新开发示范项目等。但该类技术严重依赖大规模淡化设备，工艺流程复杂且占用大量土地资源，进一步推高了制氢成本与工程建设难度。自1970年代初科学家Williams提出海水直接电解制氢的概念以来，美国斯坦福大学、法国国家科学研究中心、澳大利亚阿德莱德大学、中国科学院等国内外知名研究团队围绕催化剂工程、膜材料科学等进行了大量探索研究。但是半个世纪以来，一直未有突破性的理论与原理彻底避免海水复杂组分对电解制氢体系的影响，成为近半世纪的世界性难题。

针对前述挑战，谢和平院士团队通过将分子扩散、界面相平衡等物理力学过程与电化学反应结合，开创了海水原位直接电解制氢全新原理与技术，建立了气液界面相变自迁移自驱动的海水直接电解制氢理论方法，形成了界面压力差海水自发相变传质的力学驱动机制，实现了无额外能耗的电化学反应协同海水迁移的动态自调节稳定海水直接电解制氢，彻底隔绝所有海水离子的同时实现了无淡化过程、无副反应、无额外能耗的规模化高效海水原位直接电解制氢，全面解决了多年困扰科技界和产业界的难题，完美破解了海水电解制氢领域的半世纪难题，实现了把取之不尽的海水当纯水一样直接用于电解制氢。该原理技术的发展将完全颠覆现有消耗纯净水电解制氢模式，迎来海水电解制氢2.0时代。正如Nature副主编Yohan Dall’Agnese高度评价：“很少有论文能够令人信服地从海水中实现规模化稳定制氢，但该成果恰恰做到了这一点。他们完美地解决了有害腐蚀性这一长期困扰海水制氢领域的问题，将打开低成本燃料生产的大门，有望推动变革走向更可持续的世界。”

谢和平院士团队的相关成果于2022年11月30日发表在Nature上（2022, 612(7941): 673-678.是全球海水直接电解制氢的首篇Nature正刊），并入选“2022年度中国科学十大进展”（科技部高技术中心评选）、“2022年中国十大科技进展新闻”（由中国科学院、中国工程院主办）、Cell旗下“Innovation Focus 2022全球十大创新焦点”、“2022年度中国海洋与湖沼十大科技进展”。

谢和平院士在2022年度“中国科学十大进展”发布会上领奖

打造全球首个海上风电海水无淡化原位直接电解制氢示范工程

2022年12月16日，Nature论文发表后的仅仅16天，东方电气便专项投入3000万元研发经费，并与谢和平院士团队联盟合作，共同推进海水无淡化原位直接电解制氢产业化推广应用。基于这一全新原理与技术，东方电气集团与谢和平院士团队专门研制了漂浮式海上制氢平台（9m×7m×3.5m）以及海上风电智慧稳定供电系统。自2023年5月17日至26日，该平台于福清市兴化湾海域对接海上风电连续稳定运行10天，首次实现了海上风电无淡化海水直接电解制氢的海试成功。同时，联合攻关团队还利用本次海试机会，开展了真实海洋复杂环境下的海水直接制氢综合性能测评，分析对比了与验室制氢效果的关键差异，探索了海上可再生能源电力驱动下对电解制氢与相变迁移过程稳态平衡的影响，以及对电解设备核心材料及部件综合性能的影响，获取了宝贵的示范验证数据，相关成果发表在Nature Communications（2024, 15(1): 5305）上，为Nature顶刊发表的前沿成果尽快“走出实验室、走向产业化”探索了一条全新路径。

全球首个海上风电海水无淡化原位直接电解制氢技术示范

全球首个“无淡化海水直接制氢规模化研发”陆地试验基地

在福清海试成功基础上，东方电气–谢和平院士团队以“加快放大，先陆后海”研发策略推进整个海水直接制氢系统研发和关键设备部件迭代升级。2024年7月，团队打造的10Nm3/h海水无淡化直接制氢系统装备稳定运行240小时，性能得到全面优化。2024年12月，东方电气与谢和平院士团队又在广东南沙东方重机园区内联合打造了全球首个“无淡化海水直接制氢规模化研发”陆地试验基地。

联合研发团队在2023年底项目立项前期，即完成基础配套工程实施规划，包括供配电系统建设、给排水管网建设、仓储区规划、临时办公区搭建及作业人员安全培训体系构建等系统性准备工作。2024年5月，试验基地正式启动建设，完成地质勘探数据采集及工程分析，同步推进土建设计方案迭代升级，并系统开展施工图纸深化与工程量清单编制工作。2024年7月底，试验基地顺利完成土建主体工程，同年8月进入设备安装调试阶段，分批次完成核心设备吊装与系统集成工作，在调试和试运行成功后，占地1800平方米的海水直接电解制氢陆上试验基地正式落成投运。该基地围绕无能耗传质技术体系、高效电解制氢工艺、智能控制系统及氢能消纳方案四大核心板块开展攻关，配置标准化输配电系统、智能监测平台、消防安防设施、给排水管网及防雷接地装置，重点面向海水传质效率提升、电解工艺优化及系统能效耦合等海水直接制氢共性技术难题攻关。基于全新设计架构，研发团队可快速推进更大功率、符合产业生产需求的海水无淡化直接电解制氢装置与系统，为攻关完成广东省重点领域研发计划项目“分体模块式海水无淡化直接电解制氢技术及系统装备”提供了坚实的技术储备支撑及可靠的运行测试平台。

全球首个“无淡化海水直接制氢规模化研发”陆地试验基地

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编辑：风氢扬 校对：氢氢我心 审核：氢云小仙女

来源：深圳大学

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