28-го числа разработанная в Китае система прямого электролиза морской воды с тепловой耦合 для производства водорода и совместного получения стратегических элементов достигла более 1000 часов непрерывной стабильной работы на опытно-промышленной базе в Жичжао провинции Шаньдун. Приёмочная комиссия в составе пяти академиков и ряда опытных экспертов пришла к выводу, что этот результат ознаменовал преодоление Китаем глобальной технической проблемы совместного производства водорода из морской воды и стратегических элементов океана, закрепив за страной первопроходческое преимущество в технологическом прорыве в данной области.
Прямой электролиз морской воды с тепловой耦合 — это передовая технология, позволяющая получать водород напрямую из морской воды без её опреснения и снижать энергозатраты за счёт использования промышленного остаточного тепла. Руководитель проекта, академик Китайской академии наук Тан Бо охарактеризовал этот процесс одной фразой: «Закачиваем морскую воду, утилизируем остаточное тепло, на выходе получаем водород, пресную воду и стратегические элементы, не расходуя при этом ни капли пресной воды».
По имеющимся данным, установка способна ежегодно перерабатывать около 800 тонн морской воды и производить 260 тысяч стандартных кубометров высокочистого водорода; этот «зелёный» водород позволяет ежегодно сокращать выбросы углекислого газа примерно на 460 тонн.
В чём же заключается сложность получения водорода из морской воды? Тан Бо пояснил, что при прямом пропускании тока через морскую воду неизбежно возникают две проблемы. Первая — образование накипи: при электролизе морской воды щёлочность вокруг катода повышается, ионы кальция и магния образуют твёрдый слой на электродах, подобный всё более толстому слою накипи на дне чайника, что приводит к выходу электродов из строя. Вторая — коррозия: хлорид-ионы в морской воде обладают высокой агрессивностью, и электроды, длительно погружённые в морскую воду, покрываются язвами; при неправильной обработке возможно также выделение токсичного хлора.
«Решение проблемы достигается двумя приёмами», — сказал Тан Бо. Первый — каскадное использование тепла. Команда проекта направила в систему для циклического использования низкопотенциальное остаточное тепло, выбрасываемое расположенными поблизости металлургическими предприятиями, а также тепло, образующееся в самом процессе электролиза, — подобно тому, как после приготовления паровых булочек на остаточном жаре в печи варят кашу, не разжигая огонь заново. Он пояснил, что сам электролиз по-прежнему приводится в действие электричеством, и остаточное тепло не может заменить электроэнергию — оно лишь позволяет реально снизить её потребление. Второй приём — одновременное обогащение стратегических элементов: в условиях электролиза морской воды для получения водорода посредством непрерывного онлайн-динамического реакции в потоке осуществляется извлечение стратегических элементов из морской воды in situ, что позволяет поднять их микроконцентрации, прежде требовавшие «поиска иголки в стоге сена», до высокого уровня, имеющего промышленную ценность для добычи.
Академик Китайской академии наук, профессор Китайского научно-технического университета Сюй Тунвэнь отметил, что технологический маршрут «утилизация остаточного тепла — получение водорода из морской воды — совместное производство стратегических ресурсов» позволяет задействовать и остаточное тепло прибрежных заводов, и морские ресурсы, предоставляя осуществимую техническую схему для низкозатратного крупномасштабного производства «зелёного» водорода из океана.