1. ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี: จีนเป็นผู้นำแนวทางใหม่ในการแยกน้ำทะเลโดยตรง
เมื่อเร็วๆ นี้ การประชุมเริ่มต้นโครงการหลักของมณฑลกวางตุ้งภายใต้หมวดหมู่ "การเก็บพลังงานรูปแบบใหม่และพลังงานใหม่" ในหัวข้อ "เทคโนโลยีและระบบอุปกรณ์การผลิตไฮโดรเจนจากน้ำทะเลโดยไม่ต้องแยกเกลือด้วยโมดูลแยก" ได้จัดขึ้นที่มหาวิทยาลัยเซินเจิ้น โครงการนี้จะมุ่งเน้นการพัฒนาหลักเทคโนโลยีและอุปกรณ์สำหรับการผลิตไฮโดรเจนจากน้ำทะเลโดยตรงที่มีประสิทธิภาพสูง เข้ากันได้ และมีความเสถียร โดยมีเป้าหมายในการสร้างระบบแยกน้ำทะเลขนาด 110 Nm³/h โดยไม่ต้องแยกเกลือเป็นครั้งแรกของโลก สร้างเส้นทางพัฒนาจากห้องปฏิบัติการสู่โรงงาน และเป็นผู้นำในภาคไฮโดรเจนสีเขียวทางทะเล
รายงานแนวโน้มพลังงานโลกปี 2024 ของ IEA คาดการณ์ว่าความต้องการน้ำมันโลกจะถึงจุดสูงสุดภายในปี 2030 ในขณะที่การประยุกต์ใช้ไฮโดรเจนในการขนส่งทางเรือและอากาศยานอาจเร่งการลดความต้องการน้ำมัน
2. การดำเนินการเทคโนโลยีระดับโลกและความคืบหน้าของโครงการโดยประเทศหลัก
1. ยุโรป:เทคโนโลยี AEM และการสาธิตการขยายขนาดพลังงานลมนอกชายฝั่ง
โครงการ SEA4VOLT ของ EU พัฒนาเครื่องแยกน้ำด้วยเมมเบรนแลกเปลี่ยนแอนไอออน (AEM) สำหรับการแยกน้ำทะเลโดยตรงโดยไม่ต้องบำบัดล่วงหน้า โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ใช่โลหะมีค่าและเมมเบรนที่ไม่มีฟลูออรีนเพื่อลดต้นทุนไฮโดรเจนสีเขียว โครงการ NortH2 ของเยอรมนีวางแผนสร้างระบบพลังงานลมนอกชายฝั่งเพื่อผลิตไฮโดรเจนขนาด 10 GW ภายในปี 2040 สามารถผลิตไฮโดรเจนสีเขียวได้ 1 ล้านตันต่อปี โดยโครงการย่อย AquaPrimus จะเริ่มต้นโครงการนำร่องขนาด 28 MW ในปี 2025 โครงการ PosHYdon ของเนเธอร์แลนด์เชื่อมโยงพลังงานลมนอกชายฝั่งกับการแยกเกลือเพื่อผลิตไฮโดรเจน (13,000 ตันต่อปี) แม้ว่าจะยังต้องพึ่งพาการบำบัดล่วงหน้าที่มีต้นทุนสูง
2. สหรัฐอเมริกา:การสำรวจวัสดุทนเกลือและการประยุกต์ใช้ขนาดใหญ่
การวิจัยของสหรัฐฯ มุ่งเน้นไปที่วัสดุอิเล็กโทรดทนคลอรีนและเทคโนโลยีเมมเบรน ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮูสตันเสนอใน Nature Reviews เกี่ยวกับการเพิ่มความเสถียรของตัวเร่งปฏิกิริยาผ่านชั้นป้องกันและการเติมเฮเทอโรอะตอม พร้อมทั้งสำรวจการแยกน้ำแบบผสม (เช่น การออกซิเดชันสารอินทรีย์แทนการเกิดออกซิเจน) เพื่อลดปฏิกิริยาข้างเคียง บริษัทอย่าง Bloom Energy กำลังทดสอบประสิทธิภาพของเครื่องแยกน้ำออกไซด์ของแข็ง (SOEC) ในสภาพแวดล้อมที่มีความเค็มสูง แม้ว่าการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์จะยังคงช้า
3. ญี่ปุ่น:ยุทธศาสตร์ไฮโดรเจนขับเคลื่อนการรวมเทคโนโลยี
พระราชบัญญัติส่งเสริมสังคมไฮโดรเจนของญี่ปุ่นลงทุน 15 ล้านล้านเยนในห่วงโซ่อุปทานไฮโดรเจน ร่วมมือกับซีเมนส์เอเนอร์จี้ในการทำอิเล็กโทรไลซิสแบบ PEM แม้ว่าโครงการทางทะเลส่วนใหญ่ยังคงใช้การกรองน้ำทะเลเป็นขั้นตอนเตรียมความพร้อม โครงการ JIDAI มีเป้าหมายในการสร้างแพลตฟอร์มไฮโดรเจนลอยน้ำนอกชายฝั่งฮอกไกโดภายในปี 2030 โดยรวมการผลิตจากลมกับการเก็บและขนส่งไฮโดรเจนเหลว มุ่งหวังให้ต้นทุนอยู่ที่ 20 เยน/เอ็นม³ (ประมาณ 1.3 หยวน/ม³)
4. ออสเตรเลียและสิงคโปร์: ความร่วมมือระหว่างประเทศในการพัฒนาเทคโนโลยีผลิตไฮโดรเจนใหม่
โครงการ "การแยกน้ำทะเลด้วยพลังงานแสงอาทิตย์-พลาสมาเพื่อผลิตไฮโดรเจน" ซึ่งเป็นความร่วมมือระหว่างออสเตรเลียและมหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ ได้รับเงินสนับสนุนจากรัฐบาลออสเตรเลีย โครงการนี้ใช้ประโยชน์จากการทำงานร่วมกันของกระบวนการโฟโตเทอร์มอลเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตไฮโดรเจน มุ่งลดการพึ่งพาตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะหายาก โดยการรวมพลาสมารีโซแนเตอร์และวัสดุนาโน เทคโนโลยีนี้มีโอกาสในการผลิตไฮโดรเจนต้นทุนต่ำในพื้นที่นอกชายฝั่ง
III. แนวทางเทคนิคและการเปรียบเทียบต้นทุน
การผลิตไฮโดรเจนจากน้ำทะเลทั่วโลกหลักๆ แบ่งออกเป็นสองแนวทางเทคนิค:
1. การอิเล็กโทรไลซิสน้ำทะเลโดยตรง: แทนที่ด้วยเทคโนโลยีที่พัฒนาโดยทีมของเซี่ยวเหเปิงของจีน วิธีนี้ไม่จำเป็นต้องมีขั้นตอนเตรียมความพร้อมและมีข้อได้เปรียบด้านต้นทุน เมื่อราคาไฟฟ้าจากลมนอกชายฝั่งต่ำกว่า 0.11 ดอลลาร์/กิโลวัตต์ชั่วโมง ต้นทุนการผลิตไฮโดรเจนสามารถลดลงเหลือ 15.89 ดอลลาร์/กก. คาดว่าภายในปี 2030 ต้นทุนของจีนจะลดลงต่ำกว่า 15 ดอลลาร์/กก. ถึงระดับที่แข่งขันได้กับไฮโดรเจนสีเทา
2. การทำน้ำทะเลให้บริสุทธิ์แล้วตามด้วยการอิเล็กโทรไลซิส: แม้ว่าวิธีนี้จะมีความเสถียรแต่มีต้นทุนสูง โครงการ PosHYdon ของเนเธอร์แลนด์ผลิตไฮโดรเจนได้ที่ประมาณ 3.5 ดอลลาร์/กก. ในขณะที่โครงการ TractebelOverdick ของเยอรมนีซึ่งใช้การกรองน้ำทะเลแบบย้อนกลับรายงานต้นทุนที่ประมาณ 4 ดอลลาร์/กก.
IV. ความท้าทายและทิศทางในอนาคต
1. ความท้าทายทางเทคนิคในปัจจุบัน
ความทนทานของวัสดุ: ยังต้องปรับปรุงสำหรับการกัดกร่อนของคลอไรด์และการตกตะกอนของแคลเซียมและแมกนีเซียมในระยะยาวทีมงานจีนสามารถควบคุมอัตราการกัดกร่อนที่ 0.01 มม./ปี ผ่านเทคโนโลยีการเคลือบแผ่นไบโพลาร์
การปรับปรุงต้นทุน: ต้นทุนไฟฟ้าสีเขียวต้องลดลงต่ำกว่า $0.2/กิโลวัตต์-ชั่วโมง เพื่อให้สามารถขยายการค้าในระดับใหญ่ได้ จีนกำลังเข้าใกล้เป้าหมายนี้ผ่านการผสานรวม PV+ESS และการผลิตอุปกรณ์ในประเทศ
มาตรฐานและความปลอดภัย: องค์การระหว่างประเทศว่าด้วยการมาตรฐาน (ISO) กำลังพัฒนากฎระเบียบด้านความปลอดภัยสำหรับแท่นผลิตไฮโดรเจนนอกชายฝั่ง ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับระบบผลิตไฮโดรเจนโดยการแยกเกลือทะเลโดยตรงซึ่งนำโดยจีนคาดว่าจะเผยแพร่ภายในปี 2026
2. แนวโน้มการพัฒนาในอนาคต
การขยายการใช้งาน: ไฮโดรเจนสีเขียวจะผสานรวมกับผลิตภัณฑ์เคมี เช่น แอมโมเนียสังเคราะห์และเมทานอล ก่อให้เกิดห่วงโซ่อุตสาหกรรมครบวงจรตั้งแต่ "การผลิต-การเก็บรักษา-การใช้งาน"
ความร่วมมือระหว่างประเทศ: โครงการข้ามพรมแดนจะเร่งการถ่ายทอดเทคโนโลยีและการยอมรับมาตรฐานร่วมกัน
เทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนจากน้ำทะเลกำลังเปลี่ยนจากห้องปฏิบัติการสู่การผลิตในระดับอุตสาหกรรม โดยความก้าวหน้าของจีนเสนอ "ทางออกแบบจีน" สำหรับการเปลี่ยนผ่านพลังงานระดับโลก นวัตกรรมวัสดุอย่างต่อเนื่องและการสนับสนุนนโยบายมีแนวโน้มที่จะทำให้ไฮโดรเจนจากน้ำทะเลเป็นเทคโนโลยีหลักในการจัดหไฮโดรเจนสีเขียวหลังปี 2030 ปรับโฉมภูมิทัศน์พลังงานโลก
