海水/废水制氢联产淡水新技术

利用风能、太阳能等可再生能源产生的绿电驱动电解水反应制氢， 对解决能源短缺和环境污染、实现“双碳 ”目标具有重要意义。但目前面临可再生能源与淡水资源地域分布不匹配，以及淡水资源紧缺的挑战。近年来，近岸 / 离岸海上风电就地消纳问题日益凸显。同时，我国富煤、贫油、少气的能源结构决定了煤化工产业的重要地位。但煤化工行业在发展的同时也带来了环境问题，生产过程中产生大量的工业废水，其成分复杂，处理工序繁杂，整个治理过程产生的成本远远高于收益。然而，海水 / 废水制氢技术目前存在电解水催化剂性能差、淡水资源紧缺、海水 / 废水成分复杂等问题，亟需在催化材料和工艺技术上的新突破。

针对近岸 / 离岸海上风电制氢的需求，大连化物所利用碱性电解水产生的低品位热作为海水低温负压蒸馏制淡水的热源，创建了热回收系统，将碱性电解水系统与海水低温淡化技术进行耦合集成，研发出海水制氢联产淡水新技术，并依托本技术完成了 25 千瓦级中试装置的测试验证。2023 年 12月29日，该技术通过了由石化联合会组织的科技成果评价，评价委员会专家一致认为：该技术创新性强、指标先进，拥有自主知识产权，达到国际领先水平。建议加快工程化开发进程，早日建成工业示范装置。该技术有望为近岸/离岸海上风电规模化制氢提供具备核心竞争力的技术支撑。为加快该技术的产业化应用，团队在前期工作的基础上，进一步优化了工艺过程和智能控制系统，并完成了系统放大效应考察，于 2024 年 8 月底建成了 250 千瓦级海水制氢联产淡水装置并成功开车，目前装置运行平稳，海水制氢联产淡水技术工艺的成功放大，再次证明了该技术的先进性和可靠性。

针对煤化工产业存在水资源匮乏、废水处理技术工艺复杂及经济成本高等诸多难题， 基于海水制氢的技术特点与研发思路，此技术还可拓展应用到以煤化工废水为原料的电解水制氢领域。将电解水制氢与废水水热氧化技术进行耦合集成，创建了电解水废热回收耦合废水低温蒸馏系统，研发出了煤化工废水制氢联产淡水新技术；并依托本技术完成了25千瓦级煤化工废水制氢联产淡水中试装置的测试验证，以新疆哈密地区兰炭废水为例，该装置实现了以煤化工废水为原料高效制氢联产淡水。证明了煤化工废水制氢联产淡水新技术的可行性与先进性。

目前，海水 / 废水制氢联产淡水新技术已引起大连、天津、青岛、榆林、鄂尔多斯等多个城市政府和企业的广泛关注，研究团队正在研制更大规模的海水 / 废水制氢联产淡水系统，有望为近岸 /离岸海上风电规模化制氢提供具备核心竞争力的技术支撑，促进我国海上绿氢产业的发展，同时助力我国氢能产业与煤化工等工业废水资源化利用的绿色、高质量发展。