以海水作为制氢原料，有望破解传统电解水高度依赖淡水资源的行业瓶颈。然而，海水直接电解面临副反应干扰、电极腐蚀、膜组件堵塞等技术难题，而“先淡化、后电解”的工艺路线，存在海水淡化装备投资高、整体能耗大的短板。现有商业化碱性电解水装置工作过程中约30%电能转化为80至90°C低品位废热，工业场景中这部分热量难以回收利用，需要配套冷却水系统予以移除，增加了系统能耗与淡水消耗。因此，开发低能耗、高稳定性的海水规模化制氢新路径，成为行业亟待攻克的关键科学和技术难题。

近日，中国科学院大连化学物理研究所科研团队在海水制氢领域取得进展。团队提出并验证了“能量与物质互补利用”的海水制氢联产淡水技术路线，建成的250千瓦级系统实现高效稳定运行，为海洋绿电规模化绿氢制备与海水资源化综合利用提供了技术支撑。

团队将电解水制氢与海水低温淡化进行深度耦合集成，充分回收利用电解产生的低品位废热驱动海水负压低温蒸馏淡化。系统产出的淡水，既可满足电解装置自身用水需求，还能够实现淡水额外供给。系统产生的浓海水，还可作为原料进一步开展海洋资源提取回收，实现物质多级利用。

基于该技术思路，团队完成系统集成与逐级放大。20千瓦中试系统可产出3.8Nm3/h氢气、联产1.2kg/h淡水，稳定运行超过100天。进一步放大至250千瓦级系统，可实现每小时产出48Nm3高纯度氢气，纯度达99.9999%，同步联产32kg/h淡水，相比传统碱性电解水制氢，系统电能利用率提升14.4%，稳定运行超40天。

该研究从科学原理创新、工艺耦合优化到工程系统放大开展全链条验证，为海上风电、波浪能等绿电耦合制氢、海水资源综合利用奠定科学基础与工程技术支撑。

相关研究成果发表在《自然-能源》（Nature Energy）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、科学技术部、中国科学院等的支持。

论文链接

250千瓦级海水制氢联产淡水系统实现高效稳定运行