风能和氢气，这两个关键词单独看似乎已经不再新鲜，但把它们结合起来，却意味着一场能源革命。
近日，中国成功实现了全球首次风能直接驱动海水电解制氢，并且氢气的纯度高达99.99%。这是一个看似技术性很强的消息，但它背后的意义，却关乎我们每一个人的未来。
为什么风能能和制氢结合？为什么是海水，而不是淡水？
先说海水制氢，它并不是一个新概念。制氢，简单来说，就是从水中提取氢气。水分子由氢和氧组成，通过电解把两者分离开，这就是最基础的制氢方式。
在水的来源上，目前主要是用淡水，因为它杂质少、电解效率高，技术相对成熟。但问题也很明显：淡水是宝贵资源，尤其是在许多缺水地区，用淡水大规模制氢显然不现实。而海水占地球水量的97%以上，储量巨大、取之不尽，所以成为了人们眼中的理想替代品。
海水制氢的难点极高，这也是它迟迟无法推广的原因。
海水里不仅含有氢和氧，还包含了钠、镁、氯等92种化学物质，这些杂质对制氢设备是致命的。
比如，海水中含有大量盐分，电解时会产生副反应，生成氯气等有害物质，不仅污染环境，还会损害设备。同时，杂质容易附着在催化剂和电解槽表面，造成设备堵塞和腐蚀，大大缩短了设备寿命。
过去，人们尝试过在制氢前对海水进行淡化，但这又增加了一道耗能高、成本高的工序，反而不经济。
所以，虽然海水看似取之不尽，但想直接用海水制氢却困难重重，很多国家至今还停留在实验室阶段。
那中国是怎么解决这些难题的？
深圳大学的团队用一种非常聪明的方法绕开了海水的“陷阱”。他们开发了一种特殊的多孔隔膜，这种隔膜可以过滤掉海水中的杂质，让水分子通过，而盐分、离子和其他杂质被阻隔在外。
经过多孔隔膜处理后的海水，基本上就变成了接近纯净水的状态，然后再进行电解。这种方法，不仅解决了杂质腐蚀设备的问题，也避免了氯气的产生，真正实现了清洁、环保的制氢过程。
这项技术在2022年就被列为中国十大科学进展之一，如今又进一步突破，实现了工业化应用。
但是，光解决腐蚀问题还不够。
制氢的另一大难点是能耗问题，传统的电解水制氢耗电量巨大，每制取1公斤氢气需要消耗约50度电。按照普通工业用电成本计算，仅电费就占到了制氢成本的70%以上。
如果用海水制氢，再加上海水淡化的步骤，成本会更高。这也是为什么很多国家虽然看好氢能，却迟迟未能大规模应用的原因。
中国的解决方案是直接用风能发电为制氢提供动力。这一想法看似简单，却是一次非常重要的创新。
海上风电有两个显著的特点：
第一，它是清洁能源，不产生任何碳排放；第二，它在海上发电量充足且稳定。中国东部沿海地区风能资源丰富，海上风能的潜在开发量是陆地风能的3倍以上。
过去，海上风电发展也遇到了一些问题，比如发电量过剩导致弃风，或者远距离输电成本过高。现在，通过将风电直接用于海水制氢，这些问题就迎刃而解了。
风能变成氢能后，可以通过管道运输，也可以储存起来，用于汽车燃料、工业生产等多种场景。换句话说，氢气不仅是清洁能源，还可以看作一种“能量储存”的载体。
今年5月，中国团队在福建兴化湾进行了风能直接驱动海水制氢的实验，取得了非常好的效果。
在实验中，一个1.2立方米的电解浮动平台和海上风电机组对接，运行了10天。尽管期间经历了3到8级的大风和0.3到0.9米的海浪干扰，系统仍然表现出了极高的稳定性。
最终，制取的氢气纯度达到了99.99%，同时还有效隔离了99.99%的海水杂质。这一成果标志着海水制氢技术真正从实验室走向了实际应用。
从全球范围来看，海水制氢已经成为一个新潮流。
德国、丹麦等国家也在布局百万千瓦级海上风电制氢项目，试图在这一领域抢占先机。据统计，目前全球电解水制氢项目的总规模已经达到3200万千瓦，其中一半来自海上风电制氢。
相比之下，中国在技术上已经走在了前列。无论是隔膜技术的突破，还是风能直接驱动制氢的成功实践，都让中国成为了这一领域的领跑者。
除了能源本身，氢能还蕴藏着更大的潜力。
同等质量的氢能，其热值是汽油的3倍、煤炭的4.5倍，而海洋中氢能的潜在热值是陆地所有化石燃料的9000倍。
一旦这种资源被大规模开发，不仅可以满足汽车、飞机等日常交通需求，甚至可以用于火箭发射等高能耗场景。而且，氢能燃烧后只生成水，不会产生任何有害气体，是一种真正意义上的清洁能源。
值得一提的是，未来海水制氢还有可能与其他技术结合，比如绿色甲醇生产。
在制氢的同时，通过捕获空气中的二氧化碳，将其转化为甲醇，再利用现有的油气管道输送到陆地。这种方法不仅能进一步降低碳排放，还能让海洋资源的利用率达到最大化。
中国在海水制氢领域的突破，不仅是一项技术革新，更是未来能源革命的重要一步。
未来，随着更多技术的应用和规模化生产的推进，清洁氢能或许将彻底改变我们的能源结构，让化石燃料逐步退出历史舞台。
对于我们每一个人来说，这不仅是科技发展的一个里程碑，更是一个绿色未来的希望。
参考资料：
直接电解海水制氢技术与产业现状 张宝忠 知网 2024-07-18
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