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協(xié)會(huì)概況

Overview of the Association

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【成果推介】直接電解海水制氫技術(shù)

發(fā)布日期：2024-03-07 瀏覽量：1101

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所屬領(lǐng)域

能源環(huán)保


痛點(diǎn)問題

隨著全球化石燃料的消耗不斷增加，由此帶來的環(huán)境污染和能源短缺問題愈發(fā)嚴(yán)重，能源問題和環(huán)境問題已經(jīng)成為21世紀(jì)人類需要面對(duì)的兩大難題。氫氣（H2）由于其高能量密度（142 kJ·kg-1）和無污染，被認(rèn)為是化石燃料最有前途的替代品。以氫氣作為“能源載體”的氫能經(jīng)濟(jì)正在引發(fā)全球人類的廣泛關(guān)注。在實(shí)現(xiàn)全球碳排放凈零排放（NZE）戰(zhàn)略目標(biāo)背景以及我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的政策下，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成了最關(guān)鍵的挑戰(zhàn)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)預(yù)估2060年我國(guó)氫氣需求量預(yù)計(jì)1.3億萬噸。海水占地球總水資源量97.5%，直接利用海水制氫是未來理想、可持續(xù)發(fā)展的方向。但海水電解制氫面臨著嚴(yán)峻的氯離子腐蝕以及陰極鈣鎂離子沉淀等問題，且反應(yīng)動(dòng)力學(xué)遲緩，這些問題尚未得到解決。


解決方案

設(shè)計(jì)了一種Na+交換膜分隔的pH不對(duì)稱電解體系，Na+交換膜可以阻止天然海水中的Cl-向陽極運(yùn)輸，從而避免了競(jìng)爭(zhēng)性的Cl-氧化。在接近中性的海水（pH<9.5）和流動(dòng)電解質(zhì)中，Ca2+和Mg2+沉淀物的問題將得到緩解。此外，在這個(gè)體系中陰陽極不對(duì)稱pH值電解質(zhì)之間的化學(xué)勢(shì)差可以用來降低直接電解海水所需的整體電壓。在電流密度100mA·cm-2時(shí)電壓僅為1.46V，是目前性能最好的直接海水電解裝置之一。此外，在400 mA·cm-2，80°C的工條件下，電壓僅為1.66 V，生產(chǎn)每立方米H2對(duì)應(yīng)的電能為3.96 kW·h，低于我國(guó)科技部和美國(guó)能源部指標(biāo)，處于領(lǐng)先水平，該工作也已經(jīng)發(fā)表在國(guó)際高水平期刊Nature communications上（Nat. Commun., 2023, 14, 3934.）。

圖片

圖1 不對(duì)稱直接電解海水體系的性能圖


競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

本技術(shù)具有更低的制氫能耗，相比于當(dāng)前國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)直接電解海水制氫技術(shù)能耗降低＞25%，且能耗低于傳統(tǒng)電解純水制氫技術(shù)。

本技術(shù)可以用于直接電解海水制氫，能夠與海上風(fēng)電等技術(shù)相耦合。


技術(shù)熟化度

研發(fā)階段


產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

本技術(shù)可與海上風(fēng)電、光電等可再生能源技術(shù)相配套，且可適用于淡水資源貧乏地區(qū)，并可用于基于氫能的儲(chǔ)能，對(duì)雙碳目標(biāo)的達(dá)成具有重大意義，具備廣闊的應(yīng)用前景。


發(fā)展規(guī)劃：

本項(xiàng)目近五年規(guī)劃如下：

時(shí)間

發(fā)展規(guī)劃

2024年~2025年

（1）完成核心產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)化，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并且完成第三方技術(shù)認(rèn)證報(bào)告；

（2）組建團(tuán)隊(duì)，完成天使輪融資；

2025年~2027年

（1）進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品的中試生產(chǎn)，產(chǎn)品完成客戶試用；

（2）組建銷售團(tuán)隊(duì)，完善核心成員的引進(jìn)；

2027年~2028年

（1）引進(jìn)相關(guān)資本，完成A輪融資；

（2）進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)線的建設(shè)與調(diào)試；

2029年

（1）完成產(chǎn)品的規(guī)?；a(chǎn)，產(chǎn)品完成客戶驗(yàn)證；

（2）系列產(chǎn)品形成日常銷售；


知識(shí)產(chǎn)權(quán)：

該成果已申請(qǐng)/授權(quán)多項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專利。


合作方式：

專利許可、專利轉(zhuǎn)讓、作價(jià)入股、技術(shù)開發(fā)、面談等。


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