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3所高校,携手发Nature
澎湃资讯·澎湃号·湃客 / 时间:2022-12-05 10:31:09

澎湃资讯·澎湃号·湃客12月2日讯:11月30日,深圳大学/四川大学谢和平院士与南京工业大学邵宗平教授联合提出了一种直接海水电解制氢的方法,从根本上解决了副反应和腐蚀问题。相关成果以题为“A membrane-based seawater electrolyser for hydrogen generation”发表在知名期刊Nature上。谢和平为本论文第一编辑,谢和平和邵宗平为共同通讯编辑,深圳大学为第一单位,深圳大学、四川大学和南京工业大学为通讯单位。

该研究首次从物理力学与电化学相结合的全新思路,建立了相变迁移驱动的海水无淡化原位直接电解制氢全新原理与技术,另辟蹊径,彻底隔绝海水离子同时实现了无淡化过程、无副反应、无额外能耗的高效海水原位直接电解制氢技术突破(即把海水当纯净水用,在海水里直接原位电解制氢),破解了海水直接电解制氢半世纪难题,可望形成中国原创的“海洋绿氢”全球新兴战略产业。

《Nature》评审专家评述该成果:“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,但该论文的工作恰恰做到了这一点。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!”

编辑展示了一种可扩展的、无副反应和无腐蚀的直接海水分离策略,在一个系统中实现了原位自驱动水净化和水电解。其关键技术是将自透气防水膜和SDE加入电解槽中。由于海水和SDE之间的水蒸气压力差异,水从海水中穿过膜到SDE的迁移是通过液-气-液相变机制自我驱动的。这种独特的水净化机制确保了100%的离子阻断效率,膜的疏水性导致了防污能力,微米级的气体扩散路径使水的迁移率很高。通过应用固体吸湿性SDE和较低的过电位催化剂,这一策略在未来可能会适应能源密集型工业生产,并可用于污水处理和资源回收,同时还可进行一步法制氢。编辑预见,进一步拓宽这种基于相变的水迁移策略,将导致从海水或不纯水中开发出先进的氢气生产的实际应用。

“海水无淡化原位直接电解制氢”融汇多学科理论,是我国自主研发的原创性原理与技术突破,开辟了全球海水制氢的全新路径;该技术可集“海上风电等可再生能源利用-海水资源利用-氢能生产”为一体,可望形成无淡化、无额外催化剂工程、无海水输运、无污染处理的原位海水直接电解制氢全新模式,真正意义上将取之不尽的“海水资源”转化为“海水能源”。该技术未来可构建与海上可再生能源相结合的一体化原位海水制氢工厂,有望成为深远海可再生电力大规模开发的破局关键,加速推进形成多能互补的中国原创“海洋绿氢”全球新兴战略产业。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05379-5

资讯来源:本文综合整理自深圳大学、高分子科学前沿,仅作为高等教育资讯传播。


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