(来源:中国知识产权报)
清晨的青岛西海岸新区,市民李女士像往常一样,走到小区楼下的氢能共享单车停放点,扫码解锁后便轻松地骑行前往两公里外的公司上班。“以前骑普通共享电单车,总担心骑到半路没电,推回去又费劲;现在这款氢能共享单车,充一次氢能跑好久,骑起来还轻便,再也没了续航顾虑。”不远处,一排崭新的氢能共享单车整齐停放,车身印着醒目的“零碳出行”标识,骑行时几乎听不到多余噪音,停下来也只留下淡淡的水汽痕迹。
青岛西海岸新区街头驶来氢能共享单车 图片来源:青岛西海岸报这些穿梭在青岛大街小巷的氢能共享单车,不仅凭借续航久、加氢快、零污染的优势,解决了市民短途出行的痛点,更让氢能以助力绿色出行的全新方式,走进了人们的日常生活。那么,这些氢能共享单车所使用的氢能从何而来?答案就藏在青岛建成的首个工厂化海水制氢工厂里。现在,这座工厂正在持续发力,源源不断地为城市输送着清洁的氢能。
开启绿色能源新时代
“就在我们热议电动汽车续航焦虑、充电桩布局不足,或是普通共享单车‘找车难’等问题时,一种利用氢能这项清洁能源出行的方式走入我们的生活。”中国石化青岛炼油化工有限责任公司(下称青岛炼化)相关负责人说。2024年底,青岛炼化建成国内首个工厂化海水制氢工厂,采用“海水直接制氢、绿电制绿氢”的创新模式,利用炼化水上光伏电站产出的绿电,通过电解槽将海水分解为氢气与氧气,每小时可稳定生产20立方米绿氢,氢气纯度高达99.97%。据介绍,这些绿氢一部分被输送到炼化生产环节,助力企业降低碳排放,另一部分则注入加氢站,为氢能电车等交通工具提供动力,实现了科研开发与应用场景的无缝对接。
海水制氢工厂 图片来源:中国石油化工集团有限公司海水制氢,听起来简单,实际操作却困难重重。“海水中高达3%的盐含量以及杂质中的氯离子,如同隐藏在暗处的‘腐蚀杀手’,会对电解设备电极造成严重腐蚀,缩短设备使用寿命。此外,咱们可以把大量的阳离子想象成调皮的‘捣乱分子’,它会沉积在电极表面或堵塞设备孔道,导致电解效率大幅降低,甚至损坏设备。”青岛炼化相关负责人向记者介绍,为攻克这些难题,公司的研发团队奋战在实验室与项目现场。经过无数次试验,研发出耐氯电极技术、高性能极板以及海水循环系统等关键技术,成功突破技术瓶颈。目前,公司已对相关核心技术提交了多件专利申请。
不仅如此,该工厂还十分注重绿色环保与资源回收利用。在生产过程中,探索对试验中的过程产品进行回收利用,降低过程放散损失,既减少了对环境的影响,又提高了资源利用率,在节能降耗方面发挥了良好的示范作用。
今年年中,该工厂所产氢能正式应用于民生领域,截至目前,青岛已有数千辆氢能车投入运营。预计到今年年底,氢能车将投放至1万辆,构建起庞大的绿色出行网络,让更多市民享受到海水制氢带来的绿色出行便利。
技术创新“多点开花”
根据《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》,明确氢能作为国家能源体系的重要组成部分、终端用能绿色转型的关键载体及战略性新兴产业重点方向,旨在统筹推进氢能产业高质量发展,提出因地制宜引导多元应用,推动交通、工业等用能终端的能源消费转型和高耗能、高排放行业绿色发展。
在这样的政策指引下,海水制氢技术的发展不仅是新能源在交通领域的创新实践,更是城市践行绿色发展理念、迈向低碳未来的关键一步,对减少碳排放、缓解能源压力、提升城市环境质量都有着推动作用,也为其他城市在新能源利用和绿色出行发展方面提供了成功范例。
近年来,国内众多高校、科研院所与企业积极投身海水制氢技术研发与应用,在不同地区落地了一系列贴近民生的应用项目,推动海水制氢技术从“单点突破”迈向“多点开花”。
针对海水制氢技术中传统催化剂易受氯离子腐蚀、催化效率低的问题,厦门大学团队长期深耕海水制氢催化剂研究,研发出核壳结构双金属催化剂。该催化剂以过渡金属为核、贵金属为壳,通过精准调控微观结构,既提升了水分子分解效率,又增强了抗氯腐蚀能力。目前,相关技术已获得多件发明专利授权。
依托这项技术,厦门大学与福建某能源企业合作,在漳州港建成小型海水制氢示范站。该示范站利用港口丰富的海水资源和光伏电站绿电,每天可生产50立方米绿氢,主要为港口内的氢能叉车、小型氢能转运车供能。与传统柴油动力设备相比,氢能设备运营成本降低30%,且实现零碳排放,目前已在漳州港物流园区稳定运行一年有余,为沿海港口绿色转型提供了可复制的技术方案。
上海交通大学材料科学与工程学院团队则从设备结构优化入手,研发出一种“模块化海水电解槽”。与传统一体化电解槽相比,该设备采用可拆卸式模块设计,每个模块可独立运行,不仅降低了设备制造和维护成本——单个模块故障无需整机停机,更换成本仅为传统设备的1/5,而且可以根据氢气需求灵活调整模块数量,适配不同规模应用场景。
目前,该团队与的创新成果已在洋山港落地,建成海水制氢-氢能应用一体化项目。项目利用洋山港离岸风电产生的绿电,驱动模块化电解槽制氢,产出的氢气直接为港口龙门吊、集装箱牵引车等大型机械供能,成为港口重型机械清洁能源替代的典型案例。
海水制氢技术在各地创新实践的背后,是我国日益完善的专利保护体系在保驾护航。近年来,我国海水制氢相关专利申请量快速增长,涵盖从制氢材料、设备到系统集成、应用等全产业链环节。这些科研成果快速转化为生产力,吸引了更多企业与资本投入到海水制氢领域,形成了良性的创新生态系统。
从上下班的通勤路,到周末出行的短途游,氢能这种清洁能源正以更贴近民生的形态,为城市绿色出行注入新活力。随着技术的持续突破、成本的进一步降低以及产业链的不断完善,海水制氢将在更多领域大放异彩,为我国实现“双碳”目标、构建绿色低碳的能源体系贡献力量。(本报记者 叶云彤)
来 源:中国知识产权报 原标题:海水制氢 点亮绿色出行
中国知识产权报独家稿件,未经授权不得转载
编 辑:晏 如
责 编:孙雅曼