绿色环保小探索无额外能耗海水直接制氢2022年度中国科学十大进展亮相

科学技术部高技术研究发展中心（基础研究管理中心）近期公布了2022年度中国科学的十大重大突破，其中包括：祝融号探测器揭示火星表面乌托邦平原的地质结构；FAST射电望远镜精确观测活跃的快速射电暴现象；全新方法实现无需额外能量的海水直接转化为氢气；深入分析新冠病毒的变异特性及其对免疫系统逃逸机制的影响；研发出高效率全钙钛矿太阳能电池和相关组件；开发基于新的物理原理的手动开关器件，为海量存储技术提供强劲支持；成功合成超冷三原子分子，展现出其量子相干性质；在温和条件下实现乙二醇化学合成过程的控制与优化；发现飞秒激光如何促进复杂材料中的微纳结构形成新模式；验证了超导体“分段费米面”理论。这些创新中，一项关于“从海水中提取氢气”的重大进展尤为引人注目。据了解，解决海水直接转化为氢气所面临的问题，如副反应和腐蚀等困难长期以来一直是这一领域的一大挑战。深圳大学与四川大学联合谢和平团队通过将物质扩散、界面平衡等物理力学过程与化学反应相结合，创造了一种全新的从海水中直接获取氢气的方法。在这个过程中，他们建立了一套理论框架来理解并利用液态-固态相变之间自然发生的物质迁移动力，以及一套机械驱动机制来推动这种自发相变传递物质，从而实现了一个既不需要额外能源输入也不会产生副反应或损害环境的高效生产方式。此外，他们还设计并测试了一个能够稳定运行超过3200小时的大型实验装置，其法拉第效率接近100%，消耗能量仅5.0 kWh/Nm3H2。这项突破性的工作不仅克服了这一领域长期存在的问题，而且为未来的工业应用打下坚实基础，为科技界和产业界带来了希望。