【成果推介】直接电解海水制氢技术

设计了一种Na⁺交换膜分隔的pH不对称电解体系，Na⁺交换膜可以阻止天然海水中的Cl^-向阳极运输，从而避免了竞争性的Cl^-氧化。在接近中性的海水（pH<9.5）和流动电解质中，Ca²⁺和Mg²⁺沉淀物的问题将得到缓解。此外，在这个体系中阴阳极不对称pH值电解质之间的化学势差可以用来降低直接电解海水所需的整体电压。在电流密度100mA·cm^-2时电压仅为1.46V，是目前性能最好的直接海水电解装置之一。此外，在400 mA·cm^-2，80°C的工条件下，电压仅为1.66 V，生产每立方米H₂对应的电能为3.96 kW·h，低于我国科技部和美国能源部指标，处于领先水平，该工作也已经发表在国际高水平期刊Nature communications上（Nat. Commun., 2023, 14, 3934.）。

图1 不对称直接电解海水体系的性能图

本技术具有更低的制氢能耗，相比于当前国内外最先进直接电解海水制氢技术能耗降低＞25%，且能耗低于传统电解纯水制氢技术。

本技术可以用于直接电解海水制氢，能够与海上风电等技术相耦合。

研发阶段

本技术可与海上风电、光电等可再生能源技术相配套，且可适用于淡水资源贫乏地区，并可用于基于氢能的储能，对双碳目标的达成具有重大意义，具备广阔的应用前景。

发展规划：

本项目近五年规划如下：

知识产权：

该成果已申请/授权多项中国发明专利。

合作方式：