中國儲能網(wǎng)訊：位于海南省?？谑械暮Ｄ洗髮W(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心實驗室內(nèi)，一臺約半人高的銀灰色設(shè)備正在平穩(wěn)運行。沒有復(fù)雜的預(yù)處理系統(tǒng)，一根管子直接連著天然海水。隨著電流接通，透過視窗可以清晰地看到：一邊咕嘟咕嘟冒氣泡——氫氣不斷生成；另一邊，白色的絮狀物緩緩沉淀——這是高純度氫氧化鎂持續(xù)析出。
這臺天然海水制氫提鎂工程樣機，已經(jīng)在天然海水環(huán)境中連續(xù)穩(wěn)定運行超過5000個小時。
“過去，氫氣是主角，雜質(zhì)是廢料；如今，原來被視為‘廢料’的沉淀物變成了具有高附加值的礦產(chǎn)資源?！焙Ｄ洗髮W(xué)海洋清潔能源創(chuàng)新團隊負責人田新龍教授說。
該團隊聯(lián)合中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所，在直接電解天然海水制氫技術(shù)上取得突破性進展，實現(xiàn)“一電兩用、一水雙收”。相關(guān)成果發(fā)表在國際期刊《自然·通訊》上。這一成果，為解決全球綠氫生產(chǎn)成本高昂、淡水資源消耗大的難題，提供了中國方案。
傳統(tǒng)的電解水技術(shù)高度依賴高純度淡水，若直接電解海水，其中復(fù)雜的離子成分，尤其是高濃度的鎂、鈣離子，會成為破壞設(shè)備的“元兇”。“就好比家里的燒水壺，時間久了壺底會結(jié)一層厚厚的水垢?！眻F隊成員封蘇陽介紹，“在電解海水的過程中，這種‘結(jié)垢’現(xiàn)象更明顯。鎂離子會在電極表面迅速形成沉淀，短短幾小時就能讓電極失活，導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓?！?/span>
為了應(yīng)對“結(jié)垢”，業(yè)界主流方案是“先淡化，后制氫”，即先把海水變成純凈水再電解。這種方案工藝流程長、設(shè)備成本高，導(dǎo)致綠氫價格居高不下。
“為什么要把海水里的鎂離子‘趕走’，而不是收集起來？”面對電極上厚厚的白色沉淀，田新龍看到了轉(zhuǎn)機：海水中鎂離子儲量是陸地的數(shù)萬倍，而氫氧化鎂是阻燃劑、航天材料的重要原料，市場價值較高。何不因勢利導(dǎo)，將制氫和“提礦”結(jié)合起來？
“提礦”的難點在于如何讓鎂離子析出，卻又不附著在電極表面。歷經(jīng)4年攻關(guān)，團隊研發(fā)出一種新型電極材料。“我們在鉑電極表面添加了特定的碘離子，利用靜電排斥力的原理，給電極穿上了一層‘防護服’?！狈馓K陽介紹，電解反應(yīng)中生成的氫氧化鎂無法在電極表面立足，只能遠離電極，呈絮狀自動脫落沉淀。
技術(shù)走通了，經(jīng)濟成本劃算嗎？在實驗室的展示臺上，一瓶瓶白色粉末引人注目，這是經(jīng)過提純后的氫氧化鎂，純度可達99%以上?！耙郧吧a(chǎn)1公斤氫氣往往需要幾十元的成本。使用新技術(shù)后，每生產(chǎn)1公斤氫氣，理論上可以聯(lián)產(chǎn)約15公斤的高純度氫氧化鎂。”田新龍說，“通過‘一電兩用’，提取鎂產(chǎn)品的收益，基本可以覆蓋制氫的成本?！贝送?，這項技術(shù)在常溫天然海水中即可進行，大大降低了工程應(yīng)用的門檻。
從1平方厘米的微小電極片，到如今900平方厘米的大尺寸電極；從實驗室的瓶瓶罐罐，到正在攻關(guān)的更大功率工程樣機……在海南大學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心實驗室里，“一電兩用、一水雙收”逐漸從圖紙走向現(xiàn)實。
“我們將利用海上風電提供綠電，‘就地取材’直接電解海水?！闭劶拔磥恚瑘F隊充滿信心：制取的綠氫可以合成綠色甲醇為洋浦港的遠洋船舶提供清潔動力；而聯(lián)產(chǎn)的高純度氫氧化鎂，則有望在高端新材料產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)揮效用。
