3月17日，科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心（基礎(chǔ)研究管理中心）發(fā)布2022年度中國科學(xué)十大進(jìn)展。祝融號巡視雷達(dá)揭秘火星烏托邦平原淺表分層結(jié)構(gòu)等10項重大科學(xué)進(jìn)展，從30項候選進(jìn)展中脫穎而出。其中，深圳大學(xué)謝和平院士團(tuán)隊成果「全新原理實現(xiàn)海水直接電解制氫」入選。
謝和平院士院隊在工作
根據(jù)得票高低，2022年度中國科學(xué)十大進(jìn)展分別為：祝融號巡視雷達(dá)揭秘火星烏托邦平原淺表分層結(jié)構(gòu)；FAST精細(xì)刻畫活躍重複快速射電暴；全新原理實現(xiàn)海水直接電解制氫；揭示新冠病毒突變特徵與免疫逃逸機制；實現(xiàn)高效率的全鈣鈦礦疊層太陽能電池和組件；新原理開關(guān)器件為高性能海量存儲提供新方案；實現(xiàn)超冷三原子分子的量子相干合成；溫和壓力條件下實現(xiàn)乙二醇合成；發(fā)現(xiàn)飛秒激光誘導(dǎo)複雜體系微納結(jié)構(gòu)新機制；實驗證實超導(dǎo)態(tài)「分段費米面」。
「全新原理實現(xiàn)海水直接電解制氫」是深圳大學(xué)/四川大學(xué)謝和平院士團(tuán)隊成果。謝和平團(tuán)隊通過將分子擴(kuò)散、界面相平衡等物理力學(xué)過程與電化學(xué)反應(yīng)結(jié)合，開創(chuàng)了海水原位直接電解制氫全新原理與技術(shù)，建立了氣液界面相變自遷移自驅(qū)動的海水直接電解制氫理論方法，形成了界面壓力差海水自發(fā)相變傳質(zhì)的力學(xué)驅(qū)動機制，實現(xiàn)了無額外能耗的電化學(xué)反應(yīng)協(xié)同海水遷移的動態(tài)自調(diào)節(jié)穩(wěn)定海水直接電解制氫。
自主研製的386 L/h H2原理樣機在真實海水中穩(wěn)定製氫超過3200小時，法拉第效率近乎100%，電解能耗約5.0 kWh/Nm3 H2，隔絕海水離子的同時實現(xiàn)了無淡化過程、無副反應(yīng)、無額外能耗的高效海水原位直接電解制氫技術(shù)突破，為解決該領(lǐng)域長期困擾科技界和產(chǎn)業(yè)界的技術(shù)難題奠定了基礎(chǔ)。
相變遷移驅(qū)動的海水無淡化原位直接電解制氫原理
由於淡水資源緊缺，向大海要水是未來氫能發(fā)展的重要方向。但複雜的海水成分（約92種化學(xué)元素）導(dǎo)致海水制氫面臨諸多難題與挑戰(zhàn)，先淡化後制氫工藝流程複雜且成本高昂。該研究首次從物理力學(xué)與電化學(xué)相結(jié)合的全新思路，建立了相變遷移驅(qū)動的海水無淡化原位直接電解制氫全新原理與技術(shù)，另闢蹊徑，徹底隔絕海水離子同時實現(xiàn)了無淡化過程、無副反應(yīng)、無額外能耗的高效海水原位直接電解制氫技術(shù)突破（即把海水當(dāng)純淨(jìng)水用，在海水裏直接原位電解制氫），破解了海水直接電解制氫半世紀(jì)難題，可望形成中國原創(chuàng)的「海洋綠氫」全球新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。
謝和平院士團(tuán)隊的該項成果於2022年11月30日登上《自然》，深圳大學(xué)為第一單位。《自然》的評審專家評述該成果：「很少有論文能夠令人信服地從海水中實現(xiàn)規(guī)?；€(wěn)定製氫，但該論文的工作恰恰做到了這一點。他們完美地解決了有害腐蝕性這一長期困擾海水制氫領(lǐng)域的問題，將打開低成本燃料生產(chǎn)的大門，有望推動變革走向更可持續(xù)的世界！」
今年1月，該項成果入選由中國科學(xué)院院士和中國工程院院士投票評選的「2022年中國十大科技進(jìn)展新聞」 ，此外還入選了《細(xì)胞》旗下Innovation Focus 2022全球十大創(chuàng)新焦點。
謝和平院士透露了攜手共創(chuàng)全球海水制氫新時代的「三步走戰(zhàn)略」
2022年12月，謝和平院士團(tuán)隊與東方電氣股份有限公司、東方電氣（福建）創(chuàng)新研究院有限公司簽署了『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』的合作協(xié)議。當(dāng)時，謝和平院士表示，將通過「三步走戰(zhàn)略」攜手共創(chuàng)全球海水制氫新時代：第一步共同推進(jìn)海上中試示範(fàn)驗證，樹立海上可再生能源直接制氫領(lǐng)域標(biāo)桿；第二步全力攻關(guān)第二代海水無淡化原位直接電解制氫核心技術(shù)，迭代發(fā)展並優(yōu)化升級核心技術(shù)及裝備，始終保持海水直接制氫的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，引領(lǐng)非純水電解制氫新模式；第三步與東方電氣共同面向全球企業(yè)合作共贏推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，引領(lǐng)海上風(fēng)電等可再生能源與海水直接電解制氫一體化全新工業(yè)模式。
兔年春節(jié)期間，謝和平院士團(tuán)隊研究員、深圳大學(xué)訪問教授、海水制氫團(tuán)隊核心成員劉濤接受讀創(chuàng)/深圳商報記者採訪時表示，團(tuán)隊目前的第一階段任務(wù)，就是盡快建成一個海上風(fēng)電和海水制氫耦合技術(shù)的海上中試示範(fàn)。（讀創(chuàng)/深圳商報首席記者 吳吉）
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