未来,海水不仅有望替代石油,还能一边产出能源、一边创造收益。这究竟是如何实现的?
据央广网报道,海南大学田心龙团队突破了海水制氢的新技术,让许多人看到了未来无限能源的可能性。
中学化学课上讲过,水由氢和氧组成,其中的氢是一种货真价实的高能燃料。一升海水中所含的氢在燃烧时释放的能量,就能抵得上三百升柴油;氢气燃烧只生成水,不会产生任何污染物。
能量高、无污染,原料又几乎取之不尽,因此氢一直被描绘成未来的理想能源。
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然而,海水里的氢和氧紧紧结合在一起,没办法直接拿来燃烧,只能通过电解的方式把二者拆开,再单独提取出氢气。
可海水电解制氢,一直面临着两大绕不开的难题。海水成分复杂,其中化学元素和杂质多达八十余种。
镁离子在电解后会形成大量白色物质——氢氧化镁,这种东西就像水垢一样,会牢牢附着在机器的每个角落,不出多久就会导致设备故障。
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更棘手的是,海盐里的氯离子腐蚀力极强,电解时会产生氯气和次氯酸,久而久之也会侵蚀机器零件。
事实上,从海洋中攫取能量与资源之所以困难,不仅在于电解这一环。
海洋是地球上最庞大的碳库之一,每年吸收着海量的二氧化碳,但想直接从海水里高效、稳定地捕获二氧化碳,同样难上加难。
传统的捕碳技术要么在复杂盐分环境中频频罢工,要么造价高得离谱,让不少国家一筹莫展。
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海水藏着巨量的碳与氢,却始终没法被轻松利用,这正是全球科研界共同面对的难题。
因此,若要以海水制氢,就必须先花功夫对海水进行淡化、过滤,整套流程走下来既费电又费钱,算下来氢能源的性价比反倒比不上柴油划算。
早在2023年,深圳大学谢和平团队就发明过海上制氢设备,借助海上风力发电来电解海水,把成本大幅拉低。
但即便如此,机器仍然要面对氯离子和镁离子的双重挑战。海南大学的田心龙团队则另辟蹊径。
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研究者们认为,既然杂质无法彻底规避,那干脆不再过滤,而是直接把这些物质收集起来加以利用。
团队注意到,镁离子析出后所产生的高纯度氢氧化镁,其实是阻燃剂、漂白剂以及陶瓷的核心材料,以前当成废料白白丢弃,实在可惜。
如今若能让它在电解过程中同步反应生成氢氧化镁,反过来还能贴补制氢的成本。于是,团队参照不粘锅的原理,用碘离子给电极穿上了一套"防护服"。
碘离子在化学上属于软碱,而电极所用的金属属于软酸,化学中存在"软软相吸"的现象,碘离子会优先占据电极附近的位点,把氯离子隔绝在外。
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与此同时,被碘离子修饰过的电极表面会呈现负电性,这与带正电的镁离子恰好形成静电排斥,将镁离子同样阻隔在外。
更为神奇的是,经过这一套操作,设备不仅能够连续稳定运转5000多个小时,还能同步产出高价值的氢氧化镁。
据介绍,每生产1公斤氢气,就能顺带生成约15公斤的氢氧化镁,仅这些氢氧化镁的价值,基本就足以抵消制氢的成本,相当于免费得到了氢气,还能额外获取收益。
值得一提的是,中国科学家在海水资源化的另一条赛道上,也交出了令人惊喜的答卷。
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相关团队研发出的新一代海水捕碳工艺,能够在电解海水的同时把溶解其中的二氧化碳"抓"出来,捕碳效率超过百分之七十,还能顺带产出氢气。核算下来,每捕获一吨二氧化碳的成本仅需约229.9美元,比国外目前主流的直接空气捕集技术便宜了一大截。
更关键的是,被捕获下来的二氧化碳并不是简单封存了事,而是能进一步转化为工业级的塑料原料、有机化学品乃至燃料。
也就是说,海水里既能捞出氢气,又能"吸"出碳,还能顺势变出塑料——一整条从海水到能源、再到高附加值化工品的产业链条被贯通。这种把废料层层"变现"的思路,正是外界称其为现代"炼金术"的原因所在。
未来,若把这项技术应用到海上制氢平台上,一望无际的大海便有望摇身变为一片片"海洋油田"。
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凭借这项硬核创新,中国也稳稳地走在了世界能源科技的前列。回望这场从海水中"炼金"的探索,最耐人寻味的并不只是氢气本身,而是这套思路的转向——不再执着于剔除杂质,而是把每一种"废料"都视作潜在的资源,让整个流程从纯粹的消耗变成了持续的创造。
海洋作为地球最大的碳库与氢库,长期以来因为成分复杂而被视作难以驯服的富矿,如今却因为电极上那一层薄薄的碘离子"防护服",被撬开了一道全新的缝隙,让能源与化工的边界悄然被重塑。
从每公斤氢气搭出的十五公斤氢氧化镁,到每吨二氧化碳仅约229.9美元的捕集账单,再到超过百分之七十的捕碳效率,这一连串数字勾勒出的,不只是一次实验室里的技术胜利,更是产业化落地时可以被反复算清的经济账。
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当海水既能替代柴油、又能吸走碳排放、还能反手变成塑料原料,能源、环保与化工这三条曾经各自为战的赛道被拧成了一股绳,未来的能源图景里,那片一望无际的蓝色,或许正是最富饶的新油田。
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