突破！首次應(yīng)用于工業(yè)廢水制氫領(lǐng)域！東方電氣海水制氫產(chǎn)業(yè)化新進(jìn)展
2024-05-29
近日，東方電氣（福建）創(chuàng)新研究院有限公司（簡(jiǎn)稱“東福研究院”）團(tuán)隊(duì)在內(nèi)蒙古鄂爾多斯圓滿完成中石油長(zhǎng)慶油田氣田采出水無純化電解制氫現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。
試驗(yàn)期間，示范樣機(jī)氫氣產(chǎn)量達(dá)到額定值，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量顯示氫氣純度達(dá)到99.999％。
海水無淡化原位直接電解制氫技術(shù)
首次應(yīng)用于工業(yè)廢水制氫領(lǐng)域
“氣田采出水無純化電解制氫現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)”項(xiàng)目階段性現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)由東福研究院與中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田油氣工藝研究院聯(lián)合開展。該項(xiàng)目采用海水無淡化原位直接電解制氫技術(shù)，是該技術(shù)首次應(yīng)用于工業(yè)廢水制氫領(lǐng)域。
該項(xiàng)目為未來探索將海水直接制氫技術(shù)拓展到節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，為石化廢水、煉鋼廢水等工業(yè)廢水制氫提供路線參考。[相關(guān)閱讀：海水制氫技術(shù)“牽手”我國(guó)最大油氣田，長(zhǎng)慶油田布局電解制氫]
根據(jù)此前報(bào)道，海水無淡化原位直接電解制氫技術(shù)成果由謝和平院士團(tuán)隊(duì)于2022年11月30日在Nature正刊發(fā)表，被評(píng)為2022年中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展之一。
2022年12月16日，東方電氣股份有限公司、東方電氣（福建）創(chuàng)新研究院有限公司與四川大學(xué)/深圳大學(xué)謝和平院士團(tuán)隊(duì)在深圳簽署“海水無淡化原位直接電解制氫原創(chuàng)技術(shù)中試和產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用”的四方合作協(xié)議。正式開展該項(xiàng)技術(shù)聯(lián)合創(chuàng)新，并由東方電氣集團(tuán)負(fù)責(zé)成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。
2023年6月2日，經(jīng)中國(guó)工程院專家組現(xiàn)場(chǎng)考察后確認(rèn)，由東方電氣集團(tuán)與深圳大學(xué)/四川大學(xué)謝和平院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合開展的全球首次海上風(fēng)電無淡化海水原位直接電解制氫技術(shù)海上中試在福建興化灣海上風(fēng)電場(chǎng)獲得成功。[相關(guān)閱讀：全球首次！謝和平院士團(tuán)隊(duì)海上風(fēng)電海水直接電解制氫技術(shù)海上中試成功]
此次海試的成功，標(biāo)志著東方電氣集團(tuán)堅(jiān)持以高水平科技自立自強(qiáng)為目標(biāo)，著力構(gòu)建融合式開放式創(chuàng)新體系，全力打造原創(chuàng)技術(shù)策源地取得重要成果和積極進(jìn)展，奮力把科技的命脈牢牢掌握在自己手中。
當(dāng)前，研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在開展100Nm3 H2/h規(guī)?；b備及系統(tǒng)研制，并積極推進(jìn)項(xiàng)目示范。
海水無淡化原位直接電解制氫技術(shù)
應(yīng)用前景廣闊
東方電氣官微表示，海水無淡化原位直接電解制氫技術(shù)擁有廣闊的應(yīng)用前景。
首先，海水無淡化原位直接電解制氫技術(shù)可與深遠(yuǎn)海的海上風(fēng)電、海上光伏、石油鉆井平臺(tái)等結(jié)合，實(shí)現(xiàn)深遠(yuǎn)海風(fēng)電等綠色電力就地消納，實(shí)現(xiàn)綠氫生產(chǎn)、儲(chǔ)存和供應(yīng)，解決深遠(yuǎn)海風(fēng)電難以傳輸回陸地的難題，大幅降低風(fēng)電傳輸/消納成本和制氫成本，并進(jìn)一步就地轉(zhuǎn)化生產(chǎn)綠氨、綠色甲醇等高附加值化工產(chǎn)品，加快推進(jìn)海洋可再生能源的綜合開發(fā)和利用。
其次，在內(nèi)陸地區(qū)，海水無淡化原位直接電解制氫技術(shù)可用于石化領(lǐng)域氣田采出水/油田采出水、火電廠脫硫廢水等工業(yè)廢水制氫，以及城市內(nèi)的生活污水制氫，有效降低水處理成本，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)氫增值，為綠色節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
此外，針對(duì)西北地區(qū)風(fēng)光資源豐富但水資源匱乏的現(xiàn)狀，該技術(shù)可以充分利用當(dāng)?shù)厣钌a(chǎn)廢水、苦咸水、鹽湖水等制氫，切實(shí)解決清潔能源消納和利用問題，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展。
目前，東福研究院提出“風(fēng)氫聯(lián)營(yíng)，以風(fēng)育氫，以氫消電，綠氫入化”創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)化模式，并與集團(tuán)公司所屬東方重機(jī)攜手推動(dòng)自來水制氫加氫一體化站建設(shè)。
隨著國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求的不斷增長(zhǎng)，項(xiàng)目成果有望在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，在引領(lǐng)發(fā)展戰(zhàn)新產(chǎn)業(yè)、加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力上做出更大貢獻(xiàn)。
央企大力進(jìn)軍海水制氫
據(jù)全球氫能不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前，除了東方電氣，中石化、中海油、國(guó)家能源集團(tuán)等其他央企也在進(jìn)軍海水制氫，推動(dòng)海水制氫產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展。
1中石化
2023年9月，大連中石化物資裝備有限公司中國(guó)石化氫能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)布招標(biāo)公告，計(jì)劃采購(gòu)1套10m³/h海水直接電解制氫實(shí)驗(yàn)裝置。該項(xiàng)目中標(biāo)企業(yè)為撫順正陽石化設(shè)備制造有限公司。
2024年3月14日，中石化銷研院前往天津石化研究院調(diào)研“海水直接電解制氫技術(shù)”項(xiàng)目。天津石化詳細(xì)講解了項(xiàng)目的選題背景、技術(shù)攻關(guān)、合作團(tuán)隊(duì)和技術(shù)展望等內(nèi)容，表示該項(xiàng)目目前已完成實(shí)驗(yàn)室小試，計(jì)劃在近期開展中試。天津石化具有東臨靠海的地理位置優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)海水制氫，能有效帶動(dòng)綠氫產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。
2中石油
2023年10月，東福院與中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司簽署項(xiàng)目合作協(xié)議，將無淡化海水原位直接電解制氫技術(shù)應(yīng)用于長(zhǎng)慶油田。這是該技術(shù)在海上中試成功后，首次應(yīng)用于工業(yè)廢水制氫領(lǐng)域。項(xiàng)目未來探索將海水制氫技術(shù)拓展到節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，為石化廢水、煉鋼廢水等工業(yè)廢水制氫提供路線參考。
3中海油
2022年4月13日，中國(guó)海油正式成立中海石油（中國(guó)）有限公司北京新能源分公司，新能源分公司的主要業(yè)務(wù)為開展海陸風(fēng)光發(fā)電、加大CCUS科技攻關(guān)、探索培育氫能等。依托海洋資源，探索海上風(fēng)電制氫及儲(chǔ)運(yùn)一體化等差異化氫能綜合技術(shù)，推進(jìn)油氣產(chǎn)業(yè)與新能源產(chǎn)業(yè)一體化協(xié)同發(fā)展。
2024年3月，據(jù)西南石油大學(xué)發(fā)布消息，由深圳清華大學(xué)研究院與西南石油大學(xué)、中國(guó)海油、航天科工、北京化工大學(xué)、中科院寧波材料研究所、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)等多家單位共同申報(bào)的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目“兆瓦級(jí)抗波動(dòng)直接電解海水制氫關(guān)鍵技術(shù)研究與裝備集成應(yīng)用”獲得科技部立項(xiàng)。這是科技部立項(xiàng)的第一個(gè)直接電解海水制氫共性技術(shù)類項(xiàng)目，對(duì)推動(dòng)我國(guó)海上新能源領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新具有重大意義。
4國(guó)家能源集團(tuán)
2023年8月，國(guó)家能源集團(tuán)海南電力發(fā)布《海南公司樂東公司電解海水制氫中試階段平臺(tái)建設(shè)及工藝研發(fā)項(xiàng)目技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)性談判結(jié)果公告》，項(xiàng)目中標(biāo)供應(yīng)商為海南大學(xué)。后期，雙方將聯(lián)合開展電解海水制氫中試階段平臺(tái)建設(shè)及工藝研發(fā)科技項(xiàng)目。
2024年3月，中國(guó)船級(jí)社（CCS）為國(guó)家能源集團(tuán)氫能科技有限責(zé)任公司及煙臺(tái)中集來福士海洋工程有限公司等聯(lián)合研發(fā)的“一站式海上綠色氫醇氨生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)”頒發(fā)了原則性認(rèn)可（AIP）證書。該系統(tǒng)搭載H206半潛式海上平臺(tái)，建成1.5兆瓦海上光伏，開展離網(wǎng)型光伏電解制氫（包括PEM電解制氫、堿性電解制氫、海水直接電解制氫）、高壓儲(chǔ)氫、綠色甲醇與綠氨合成、離網(wǎng)系統(tǒng)控制等關(guān)鍵技術(shù)研究，打通海上綠氫制備耦合下游氫基化工的一體化工藝流程。
2024年4月，國(guó)家能源集團(tuán)國(guó)華投資氫能公司與煙臺(tái)中集來福士，在中集海洋工程研究院舉行了海洋氫能制、儲(chǔ)、輸、用全鏈條及海上新能源制氫與綜合利用研究的海洋綠氫合成氨醇一體化成套設(shè)備合同的簽約儀式。
事實(shí)上，海水制氫產(chǎn)業(yè)輻射能力強(qiáng)、帶動(dòng)面廣，在技術(shù)、裝備上都走在能源產(chǎn)業(yè)前沿，在引領(lǐng)新一輪的綠色能源變革的同時(shí)，還將橫向聯(lián)動(dòng)、縱向拉動(dòng)海水淡化、海上清潔能源、海上氫能新基建等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，開拓新需求、新空間。比如，按照電解1噸水會(huì)獲得111千克氫氣反算，對(duì)海水淡化需求可達(dá)225.23萬噸。根據(jù)海水淡化成本5元每噸來計(jì)算，到2025年海水制氫將拉動(dòng)海水淡化工程約1126.13萬元的產(chǎn)值。
國(guó)際能源署預(yù)測(cè)到2050年全球氫年需求量約近3億噸，到2070年達(dá)到5.2億噸。在氫能需求側(cè)龐大規(guī)模的拉動(dòng)下，加之技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化層面的不斷突破，海水制氫產(chǎn)業(yè)未來前景廣闊。
（文章來源于全球氫能、東方電氣、華夏能源網(wǎng)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展部、東福研究院）
