海水间接制氢工艺
海水间接制氢包含可再生电力系统、海水淡化系统、电解槽系统、气液分离系统、氢气纯化系统等模块。其中海水淡化系统可细分为蒸馏法、反渗透法、电渗析法等。
资料来源：中国科学院大连化学物理研究所专利：一种电解水制氢耦合海水淡化系统及方法
传统碱性电解水制氢的电能利用率一般为65%至80%，未能利用的电能转化为废热排放至环境中，造成了能源的严重浪费。因此中国科学院大连化学物理研究所对海水间接制氢的碱性电解槽工艺进行了改良，研发出海水制氢联产淡水技术。相比传统淡水电解水制氢，该技术省去了废热移除所必需的换热器单元，以及与之配套的冷却介质，将废热与海水低温淡化技术进行集成耦合，减少了设备成本与能耗。
海水直接制氢工艺
2022年11月30日，深圳大学深地科学与绿色能源研究院院长谢和平团队在《自然》发表论文，以分子扩散、界面相平衡等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。
该技术使用聚四氟乙烯膜(类似于渗透膜)将碱性电解槽的高浓度KOH电解液与海水隔开，利用两者之间的蒸汽压力差(类似于浓度差)实现由海水向KOH电解液的自动渗透补水，而海水中的离子、杂质等仍留在海水中，形成了自动海水净化补水机制。
相变迁移驱动的海水无淡化原位直接电解制氢原理图
根据谢和平测算，以目前海水直接电解的技术能耗可降低至4.5kWh/Nm3，当海上风电电价低于0.23元/度时，海水制氢成本与煤制氢+CCUS相比具有竞争优势;当电价低于0.15元/度时，海水制氢与煤制灰氢相当;当电价低于0.11元/度时，海水制氢成本海水直接电解制氢成本将低于0.87元/Nm3，相当于煤制灰氢的极限低价。
浙江皓日氢能源科技有限公司专利：海水直接电解制氢装置
此类电解槽实际上相当于为碱性电解槽的辅助系统中新增了一套“压差驱动自动补水装置”，通过水压将海水过滤为电解槽原料水，为降低能耗，海水制氢系统一般将电解槽和气液分离系统置于水下，利用天然海水降低设备温度，例如浙江皓日氢能源科技有限公司海水制氢工艺。
海水制氢产业链
相比普通的电解水制氢项目，海水制氢的一大优势是可以采用离岸制氢模式，在节约土地成本的同时，与同样离岸的海上风电、光电产业结合度更高。并且海水制出的氢气可以作为绿色甲醇、绿氨的原材料实现就地转化，而绿色甲醇、绿氨又是下一代船舶的主要燃料，使船舶可以不用靠岸即完成燃料补给。多余的绿色甲醇、绿氨可通过现有的油气管道或甲醇动力船舶或运输船输送到岸边，被燃料动力车、合成纤维、塑料、农药、燃料、合成蛋白等下游产业消纳。
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海水制氢企业
目前海水制氢的国内外示范项目中，实质也是海水淡化后电解制氢技术，再利用海上风能和太阳能将水分解成氢气和氧气。从产能来看，国内外可再生能源制氢项目仍是小规模试点，且大多处于在建或拟建阶段。
我国虽然起步较晚，但作为海上风电大国、氢能应用大国、海洋资源大国，发展潜力巨大。
目前我国海上风电总规划为166. 386 GW，消纳缺口较大，对海水制氢的需求最为迫切。
现阶段，中石化、中海油、国家能源集团等为代表的央企能源巨头是海水制氢的首批推动者，商业化应用正在筹备。
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