“福州造”海水直接制氫裝備兩年實(shí)現(xiàn)三大突破

“海水能夠不經(jīng)淡化直接轉(zhuǎn)換成氫能嗎？”

在2022年11月30日之前，這個(gè)問題的答案是否定的。那天，中國工程院謝和平院士團(tuán)隊(duì)在《Nature》正刊上發(fā)表海水制氫原創(chuàng)性成果，向全球發(fā)出了“能”的理論聲音。

“東福一號(hào)”在福清興化灣制備氫氣。（東福研究院供圖）

短短半年之后，在福清興化灣，由謝和平院士團(tuán)隊(duì)與東方電氣集團(tuán)聯(lián)合開展的海水原位直接電解制氫技術(shù)海上中試成功，把這一問號(hào)拉直。

最近一個(gè)月，東方電氣（福建）創(chuàng)新研究院有限公司執(zhí)行董事、總經(jīng)理劉泰生很忙。他忙著向來榕參加2024第二屆中國海洋裝備博覽會(huì)的海外客商介紹“福州造”海水直接制氫裝備的最新成果。

很多客商發(fā)問：這是怎么做到的？

海水無淡化制氫技術(shù)，誕生于實(shí)驗(yàn)室的“溫床”里。謝和平院士團(tuán)隊(duì)將該技術(shù)原理樣機(jī)放在灌有海水的試驗(yàn)艙里，完成技術(shù)實(shí)驗(yàn)。

理論成果走出“實(shí)驗(yàn)室”的關(guān)鍵一步，是要將原理樣機(jī)從放在海水里變成放在海洋里。一字之差，背后卻是困難重重。

一場(chǎng)以研制海上制氫平臺(tái)為突破口的聯(lián)合攻關(guān)展開了。

置身大海，怎樣將原理樣機(jī)功率放大？制氫的電從哪里來？怎么確保設(shè)備安全穩(wěn)固？“東方電氣集團(tuán)是裝備制造企業(yè)，造得了核能裝備等大國重器，但是我們這個(gè)新團(tuán)隊(duì)缺乏海工裝備建造和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，何況這個(gè)平臺(tái)無先例可循。”團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目經(jīng)理曹雪幡坦言。

好在福建人擅于穿江達(dá)海！福建涉海高校院所、造船企業(yè)眾多，每一項(xiàng)難題都在“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”中找到解決方案。除了“專業(yè)”合作外，來自福清當(dāng)?shù)睾T、漁民的智慧解決了關(guān)鍵問題。

制氫，需從海上風(fēng)機(jī)上取電。幾條電纜一拉不就行了？沒這么簡(jiǎn)單。從風(fēng)機(jī)承臺(tái)高處斜向下拉，海風(fēng)太大；從海底拉線，容易被魚類啃咬破壞；讓纜線漂浮海面上，固定不住。

“把電纜綁在浮子上”“綁扎改用海繩，輕便又牢固”“纜線中段再拉兩個(gè)點(diǎn)，海浪來了也不怕”……在聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)與海員、漁民們你一言我一語中，難題迎刃而解。

“有院士、高校的智力支撐，也有當(dāng)?shù)貪O民、工人的經(jīng)驗(yàn)支持，結(jié)合東方電氣的工程能力，我們的平臺(tái)實(shí)現(xiàn)從陸地走向大海。”曹雪幡說。

為什么選擇在福清興化灣下水？團(tuán)隊(duì)將原因總結(jié)為“天時(shí)地利人和”。

2023年初，團(tuán)隊(duì)成員陳屹為考察下水點(diǎn)，沿著福建海岸線走了一圈，直至來到福清興化灣。遠(yuǎn)眺海面，一座座白色風(fēng)電塔筒猶如擎天柱般矗立，他心生感慨：“海水是寶，海上吹來的風(fēng)也是寶！”

福州有豐富的海上風(fēng)能資源。近年來，10兆瓦、18兆瓦、26兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組接連在這片海上出爐。“制氫試驗(yàn)場(chǎng)地要求嚴(yán)格，政府不僅開放包容，更尊重科學(xué)家，愿意聽取建議，我們真正選對(duì)地方了。”劉泰生說。

陳屹的視角更多落在實(shí)際操作上。在他看來，興化灣海況相對(duì)溫和，兄弟單位就在附近，能夠提供場(chǎng)地保障。更幸運(yùn)的是，海上風(fēng)電機(jī)組預(yù)留了取電口，適合開展試驗(yàn)。“三峽業(yè)主留了一手，正好拉了我們一把。”

事實(shí)上，哪有那么多巧合。

20世紀(jì)90年代，福州提出建設(shè)“海上福州”，鼓勵(lì)做大做強(qiáng)海洋產(chǎn)業(yè)。近年來，福建三峽海上風(fēng)電國際產(chǎn)業(yè)園、金風(fēng)科技等海洋裝備制造業(yè)龍頭企業(yè)紛紛選擇福州，國家級(jí)海上風(fēng)電檢測(cè)中心、技術(shù)國際領(lǐng)先的風(fēng)電裝備制造基地等“國字號(hào)”項(xiàng)目、平臺(tái)落地福州。

東方電氣集團(tuán)同樣相中了福州。2019年，第一家涉海企業(yè)落子福州；2022年，創(chuàng)辦東福研究院等企業(yè)，進(jìn)一步深化氫能、風(fēng)電、海洋能研究等領(lǐng)域合作。

“資源條件都有了，三步并作兩步走，只爭(zhēng)朝夕。”謝和平院士在聯(lián)合研制攻關(guān)海上制氫平臺(tái)時(shí)，對(duì)聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出了更高要求。

從浮體設(shè)計(jì)到制造施工，再到安裝調(diào)試……項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)邊做邊改，邊改邊做，聯(lián)合研發(fā)，不斷嘗試。最終，全球首個(gè)漂浮式海上制氫平臺(tái)研發(fā)、海底勘探、設(shè)備穩(wěn)定性改造、海上連接和吊裝等一個(gè)又一個(gè)“硬骨頭”被啃下。

2023年3月，全球首套與可再生能源相結(jié)合的漂浮式海上制氫平臺(tái)——“東福一號(hào)”完工下水。

一山放出一山攔，拼體力的考驗(yàn)開始了。團(tuán)隊(duì)成員大多來自四川、安徽等內(nèi)陸城市，“旱鴨子”出海，紛紛暈船，有的吐完扶著墻進(jìn)艙讀數(shù)據(jù)，有的強(qiáng)忍不適為試驗(yàn)爭(zhēng)取時(shí)間。團(tuán)隊(duì)成員周子健還記得，“迎著第一縷陽光出海”成了所有人的生物鐘。

海上中試于2023年5月17日啟動(dòng)。第五天，臺(tái)風(fēng)“瑪娃”逼近，試驗(yàn)面臨前所未有的壓力。“經(jīng)受8級(jí)大風(fēng)、1米高海浪、暴雨等考驗(yàn)，連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行超240個(gè)小時(shí)，海水雜質(zhì)離子阻隔率高達(dá)99.99%以上，制氫純度達(dá)到99.9%至99.99%。”10天后，中國工程院專家組一行登上“東福一號(hào)”，確認(rèn)海試成功，創(chuàng)下真實(shí)海洋環(huán)境下無淡化直接電解制氫新紀(jì)錄。

兩年實(shí)現(xiàn)三大突破——

從2022年底項(xiàng)目正式立項(xiàng)，到2023年5月海試成功，這只是“福州造”海水直接制氫裝備“東福一號(hào)”一代的使命；

走向產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；?，裝備還要再升級(jí)，就在今年7月，已完成十立方米陸上試驗(yàn)；

能不能再迭代，實(shí)現(xiàn)體積更小、更節(jié)能、更高效？謝和平院士團(tuán)隊(duì)與東福研究院的回答是：能！

在氫能新賽道上，劉泰生底氣十足：“我們有信心把更多問號(hào)拉直！”（記者 林榕昇 謝星星）