9月28日,山东日照岚山区海水资源战略开发中试基地,首台套热耦合海水直接电解制氢联产战略元素系统连续稳定运行超过1000小时,由崂山实验室联合日照市政府、中国广核集团、山东师范大学协同攻关,唐波院士牵头,五位院士及多位专家组成验收组给出高评价。装置直接以天然海水为原料,不做淡化预处理,同时捕集周边钢铁、化工企业低品位余热并耦合电解过程自产热循环,按“抽进海水、化掉余热,产出氢气、淡水和战略元素,全程不耗一滴淡水”的路线运行,副产还包括氧气、卤水等,标志海水制氢与海洋战略元素协同联产从实验室样机进入长周期工程化验证阶段。
海水直接电解长期被结垢和腐蚀“两头堵”:电解区碱度上升后钙镁离子在电极结硬壳,流道和活性表面逐渐被堵;氯离子腐蚀性强,电极长期浸泡易坑蚀失活,控制不当还会析氯带来安全和产品污染风险。团队用两招破题,一是梯级化热,把钢铁厂低品位废热与电解自发热引进系统循环,电仍是主驱动,但余热回用压低整体电耗、减少单独冷却负荷;二是同步富集战略元素,在连续流电解工况下原位在线提取海水中微量资源,把“大海捞针”的低浓度元素提至具备工业开采价值的高浓度,不再单独开提元素装置,形成制氢、余热利用、资源回收一体。

中试实测每小时产高纯氢30标准立方米、纯度不低于99.999%;按年折算处理海水约800吨,年产高纯氢26万标准立方米,联产战略元素产品纯度99.8%,绿氢部分年减碳约460吨。产业化规模测算下,电价0.55元/kWh综合制氢成本约22.21元/kg,0.40元/kWh约12.99元/kg,0.35元/kWh约9.92元/kg,但上述为规模化模型值,不是千小时中试实测到厂成本。装置氢气可就近并入工厂或周边用氢场景,淡水、氧气、卤水作为联产品提升系统利用率,降低单一靠卖氢回本的压力。
落点选在日照岚山有产业必然性:当地钢铁、化工龙头集中,低品位余热过去多直接排放,临港集群又有氢冶金、化工还原、重卡、港口等稳定用氢需求,取海水零淡水消耗、取废热近距回用、取战略元素增加附加值,三者叠加形成“制氢—用氢—余热处理—资源回收”的沿海样板。专家观点认为,该路线为低成本、规模化开发海洋绿氢和传统产业绿色替代提供可复制方案;唐波表示下一步围绕装备大型化、生产规模化、工程标准化、运维智能化继续攻关,推动成套装备从千小时中试走向产业化。
素材来源:科技日报