“东福一号”：全球首套与可再生能源相结合的漂浮式海上制氢平台

项目名称：漂浮式海上制氢平台“东福一号”

项目位置：位于福建兴化湾

图1 “东福一号”

2023年6月2日，经中国工程院专家组现场考察后确认，由东方电气集团与深圳大学/四川大学谢和平院士团队联合开展的全球首次海上风电无淡化海水原位直接电解制氢技术海上中试在福建兴化湾海上风电场获得成功。专家组认为，海水无淡化原位直接电解制氢装备设计合理、运行稳定，试验验证了该项技术的可行性，可以作为未来海上可再生能源制氢的重要发展路径。

图2 “东福一号”开展的海水直接电解制氢技术海试现场

本次试验得到中国工程院、福建省、福州市、福清市、中国三峡集团、福建能投集团等支持。据悉，此次海上中试于2023年5月中、下旬在福建兴化湾海上风电场开展，使用由东方电气集团与中国工程院谢和平院士团队联合研制的全球首套与可再生能源相结合的漂浮式海上制氢平台“东福一号”，该平台也是海水无淡化原位直接电解制氢海试样机，相当于一台与大型海上风电机组相结合的一体化海水直接制氢设备。

在经受了8级大风、1米高海浪、暴雨等海洋环境的考验后，该平台连续稳定运行超过240小时，验证了海水无淡化原位直接电解制氢原理与技术在真实海洋环境下的可行性和实用性。

(1) 首次实现了中国学者提出的全新原理技术在真实环境下的可行性和稳定性；

(2) 首次实现了海上风电可再生能源和海水直接制氢的一体化技术体系；

(3) 首次验证了海上风电无淡化直接制氢抗海洋环境干扰的可行性；

(4) 首次实现了Nature正刊前沿成果到工程试验的中国速度；

(5) 中国工程院院士团队落实我国“高水平科技自立自强”的实践案例之一，实现了从独创性原理、颠覆性技术、国产化装备到特色电解制氢工业模式的中国科技自立自强发展路径。

海洋是地球上最大的氢矿，向大海要水是未来氢能发展的重要方向。然而海水成分非常复杂，包含90余种化学元素和大量微生物和悬浮颗粒，导致有害腐蚀性和毒性、催化剂失活、电解效率低等诸多技术瓶颈与挑战。

对此，如果以海水为原料间接制氢，严重依赖大规模淡化设备，工艺流程复杂且占用土地资源，推高了制氢成本与工程建设难度。而海水直接电解制氢，国内外知名研究团队进行了大量探索研究，但是近半个世纪以来，未有突破性的理论与原理彻底避免海水复杂组分对电解制氢体系的影响。

中国工程院院士谢和平表示，海水无淡化原位直接电解制氢技术在原理上跳出了传统化学的范畴，通过蒸汽压差的物理力学驱动，来全部隔开海水中的90多种复杂元素及微生物对电解水制氢的影响，打破世界上原本需要依靠纯水制氢的传统模式。通过海水资源直接制氢，并结合海上风力发电技术，未来将会改变全球的能源开发路径。

谢和平院士团队自2022年11月30日在Nature正刊发表海水制氢原创性成果后，破解了该领域近半个世纪的世界难题，被评为2022年中国科学十大进展。

基于这一全新原理与技术，东方电气集团与谢和平院士团队专门研制了漂浮式海上制氢平台（9m×7m×3.5m）以及海上风电智慧稳定供电系统。自2023年5月17日至26日，于福清市兴化湾海域对接海上风电连续稳定运行10天，首次实现了海上风电无淡化海水直接电解制氢的海试成功。

由第三方技术检测机构（四川质检院）的检测数据表明：本次海试制氢规模达1.3NM₃H₂/h，达到并超出设计值；电解能耗为5kWh/N₃ H₂；在3-8级海风、0.3-0.9米浪高的真实海洋环境下连续稳定运行10天后海水杂质离子阻隔率仍然高达99.99%以上（与纯净水直接电解制氢效果相当），制氢纯度达到99.9%-99.99%，稳定性良好。

《Nature》论文发表后的仅仅16天，东方电气便专项投入3000万元研发经费，并与谢和平院士团队联盟合作，共同推进海水无淡化原位直接电解制氢产业化推广应用。

本次东方电气与谢和平院士团队在福建省福清县开展的1.2NM₃H₂/h 的海水无淡化原位直接电解制氢海上示范，利用东方电气兴化湾58号10MW大型风力发电机供能，配备28kW输出功率的储能系统，实现了长达10天的稳定制氢，法拉第效率近乎100%，能耗、实验效果与实验室环境下的制氢效果相当。

同时，联合攻关团队还利用本次海试机会，开展了真实海洋复杂环境下的海水直接制氢综合性能测评，分析对比了与验室制氢效果的关键差异，探索了海上可再生能源电力驱动下对电解制氢与相变迁移过程稳态平衡的影响，以及对电解设备核心材料及部件综合性能的影响，获取了宝贵的示范验证数据，为《Nature》顶刊发表的前沿成果尽快“走出实验室，走向产业化”探索了一条全新路径。

海水无淡化原位直接电解制氢现场测试

谢和平院士表示，这是我们迈向全球海水直接电解制氢新时代三步走策略当中的第一步也是关键一步。真正耦合了海上可再生能源，并在海洋真实、复杂的环境中实现了无需淡化的海水直接电解制氢。

接下来，将全力攻关第二代抗海洋环境干扰的海水直接电解制氢核心技术，迭代发展更高效、更高兼容性、更高稳定性的第二代核心技术及装备，始终保持无淡化海水直接制氢的原理与技术领先优势，引领全球非纯水电解制氢新模式。