善用海水与废热 绿色氢能的新突破

Unlocking Clean Fuel with Seawater and Waste Heat

科大土木及环境工程学系商启教授(右)及科大土木及环境工程学系的博士后研究员及科大环境工程学博士毕业生Gabriela Scheibel CASSOL博士(左)研发崭新的可持续海水制氢系统。

The system’s thermal symbiosis design allows water production and thermal management to support one another in a mutually beneficial cycle that improves overall resource utilization.

 系统创新的「热协同」设计,实现「制水」与「热管理」两个过程相互配合,形成协同运作机制,提升海水转化效率。

绿色氢能被视为未来低碳社会的重要能源之一,然而制造绿氢需要消耗大量的净化淡水。在水资源日益匮乏的今天,依靠珍贵的淡水来制造清洁燃料,难免令人质疑其可持续性。

相比之下,取之不尽的海水似乎是更理想的选择,但海水中的盐分也为制氢带来不少难题,不但容易令设备腐蚀、污染及效能衰退,电解过程本身还会产生大量废热。

如果能同时善用海水和废热,会否为绿色氢能开辟一条新出路?

科大联同美国亚利桑那州立大学及香港理工大学,于国际顶尖期刊《自然通讯》发表一项新研究,提出一套具备「热协同」设计的系统,成功令制氢、制水及热管理能够相互配合。

研究团队将渗透膜蒸馏技术与碱性水电解技术结合,这套系统能直接利用海水,从中提取制氢所需的纯化水,同时有效阻隔盐分和其他污染物进入设备。更重要的是,系统能回收制氢过程中产生的热量,并用于制水过程,形成循环的运作模式。

领导研究的科大土木及环境工程学系教授商启教授表示:「发展氢能不仅需要可再生电力,也需要可持续的水资源供应。我们的研究展示了一种崭新的方向,利用电解过程本身产生的热量来制备系统所需的纯化水,将原本需要被排走的废热转化为有价值的资源。」

这种「热协合」设计不仅提升了能源和水资源的利用效率,更展示了在同一系统上整合海水制氢、海水淡化和热管理的可行性。

研究结果显示,系统对主要海水成分的截留率超过99%,并在连续运作500小时后仍保持高度稳定,展现出实际应用的潜力。

商教授表示,希望这项研究能为沿海及缺水地区发展绿色氢能技术提供参考。透过把海水和废热两种原本被视为挑战的因素转化为可用资源,此模式有望减少生产绿氢对淡水的依赖,推动氢能在全球更广泛应用。

研究团队成员除了商启教授外,还包括科大环境工程学博士毕业生 Gabriela Scheibel CASSOL 博士、土木工程学博士毕业生宋英豪博士,以及亚利桑那州立大学 Paul WESTERHOFF 教授。请参阅新闻稿了解更多。

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