“福州造”海水直接制氫裝備兩年實現三大突破

“海水能夠不經淡化直接轉換成氫能嗎？”

在2022年11月30日之前，這個問題的答案是否定的。那天，中國工程院謝和平院士團隊在《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”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，由謝和平院士團隊與東方電氣集團聯合開展的海水原位直接電解制氫技術海上中試成功，把這一問號拉直。

最近一個月，東方電氣（福建）創(chuàng)新研究院有限公司執(zhí)行董事、總經理劉泰生很忙。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，誕生于實驗室的“溫床”里。謝和平院士團隊將該技術原理樣機放在灌有海水的試驗艙里，完成技術實驗。

理論成果走出“實驗室”的關鍵一步，是要將原理樣機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。

一場以研制海上制氫平臺為突破口的聯合攻關展開了。

置身大海，怎樣將原理樣機功率放大？制氫的電從哪里來？怎么確保設備安全穩(wěn)固？“東方電氣集團是裝備制造企業(yè)，造得了核能裝備等大國重器，但是我們這個新團隊缺乏海工裝備建造和應用經驗，何況這個平臺無先例可循。”團隊項目經理曹雪幡坦言。

好在福建人擅于穿江達海！福建涉海高校院所、造船企業(yè)眾多，每一項難題都在“強強聯合”中找到解決方案。除了“專業(yè)”合作外，來自福清當地海員、漁民的智慧解決了關鍵問題。

制氫，需從海上風機上取電。幾條電纜一拉不就行了？沒這么簡單。從風機承臺高處斜向下拉，海風太大；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”“纜線中段再拉兩個點，海浪來了也不怕”……在聯合研發(fā)團隊與海員、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，也有當地漁民、工人的經驗支持，結合東方電氣的工程能力，我們的平臺實現從陸地走向大海。”曹雪幡說。

為什么選擇在福清興化灣下水？團隊將原因總結為“天時地利人和”。

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

福州有豐富的海上風能資源。近年來，10兆瓦、18兆瓦、26兆瓦海上風電機組接連在這片海上出爐。“制氫試驗場地要求嚴格，政府不僅開放包容，更尊重科學家，愿意聽取建議，我們真正選對地方了。”劉泰生說。

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

事實上，哪有那么多巧合。

20世紀90年代，福州提出建設“海上福州”，鼓勵做大做強海洋產業(yè)。近年來，福建三峽海上風電國際產業(yè)園、金風科技等海洋裝備制造業(yè)龍頭企業(yè)紛紛選擇福州，國家級海上風電檢測中心、技術國際領先的風電裝備制造基地等“國字號”項目、平臺落地福州。

東方電氣集團同樣相中了福州。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)，進一步深化氫能、風電、海洋能研究等領域合作。

“資源條件都有了，三步并作兩步走，只爭朝夕。”謝和平院士在聯合研制攻關海上制氫平臺時，對聯合研發(fā)團隊提出了更高要求。

從浮體設計到制造施工，再到安裝調試……項目團隊邊做邊改，邊改邊做，聯合研發(fā)，不斷嘗試。最終，全球首個漂浮式海上制氫平臺研發(fā)、海底勘探、設備穩(wěn)定性改造、海上連接和吊裝等一個又一個“硬骨頭”被啃下。

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

一山放出一山攔，拼體力的考驗開始了。團隊成員大多來自四川、安徽等內陸城市，“旱鴨子”出海，紛紛暈船，有的吐完扶著墻進艙讀數據，有的強忍不適為試驗爭取時間。團隊成員周子健還記得，“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。第五天，臺風“瑪娃”逼近，試驗面臨前所未有的壓力。“經受8級大風、1米高海浪、暴雨等考驗，連續(xù)穩(wěn)定運行超240個小時，海水雜質離子阻隔率高達99.99%以上，制氫純度達到99.9%至99.99%。”10天后，中國工程院專家組一行登上“東福一號”，確認海試成功，創(chuàng)下真實海洋環(huán)境下無淡化直接電解制氫新紀錄。

兩年實現三大突破——

從2022年底項目正式立項，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”一代的使命；

走向產業(yè)化、規(guī)?；b備還要再升級，就在今年7月，已完成十立方米陸上試驗；

能不能再迭代，實現體積更小、更節(jié)能、更高效？謝和平院士團隊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拉直！”（記者 林榕昇 謝星星）