新型直接电解海水制氢装置连续运行超2000小时

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利用可再生能源电解水制氢是最具前景的氢气生产途径之一。直接电解海水制氢技术将海水简单预处理后，可直接作为电解制氢装置原料水使用，避免海水淡化、纯化等过程，尤其适用于深远海风电就地消纳，可大幅降低海上风电输变电成本。近日，由中国科学院大连化学物理研究所研究员王二东团队研发的1Nm3/h直接电解海水制氢装置，完成了2000小时连续稳定运行，电解槽平均直流电耗4.04kWh/Nm3 H2，实现了标方氢每小时级直接电解海水制氢装置长时间稳定运行。

新型直接电解海水制氢装置。大连化物所供图

目前，由于海水中含有复杂的离子成分，尤其是氯离子、镁离子和钙离子等，在电解制氢过程发生氯析出、氯腐蚀、固体沉积等副反应，严重影响直接电解海水制氢的性能与可靠性。

团队将应用基础研究与工程开发并重，实现了直接电解海水制氢从基础研究探索、关键材料研究到系统设计集成全链条研发。他们先后攻克了催化剂、电极反应过程、电极设计、电解液调节等系列关键科学技术问题，突破了高选择性耐氯析氧电极设计与制备技术、抗钙镁离子沉积析氢电极设计与制备技术、新型高效直接电解海水制氢电解槽设计与制造技术、智能全自动电解液浓度控制技术等系列关键技术，并且累计申请电解海水制氢相关专利17件，初步形成了电解海水制氢技术自主知识产权体系。

团队设计集成的1Nm3/h直接电解海水制氢装置，采用大连海域自然海水为原料水，已完成2000小时连续稳定运行，平均小室电压1.69V，平均直流电耗4.04kWh/Nm3 H2，氧气中氯气含量低于20ppb。此外，团队持续开发直接电解海水制氢技术，已成功开发新一代电解海水制氢电极与电解槽设计技术，实现了在相同电解电压下，电解槽电流密度提高一倍以上。