绿色未来启航无额外能耗海水直接制氢引领2022中国科学十大进展小学生环保智慧10条共创清新家园

科研成果激荡未来：2022年度中国科学十大进展全面解析！祝融号火星探测器揭示乌托邦平原奥秘；FAST射电望远镜精确捕捉快速射电暴现象；海水直接制氢新技术无需额外能耗，开启绿色能源新篇章；新冠病毒突变机制被深入研究，助力疫苗与治疗方案的优化开发；全钙钛矿太阳能电池效率提升，为可持续能源提供坚实支撑；高性能存储器件革新，让数据安全更是小菜一碟；量子超冷三原子分子合成，一步走向量子计算前沿；乙二醇在温和压力下合成，大幅降低生产成本和环境影响；飞秒激光微纳结构创新的机理被揭晓，拓宽材料科学领域视野；超导态“分段费米面”现象得到实验验证，为量子物质的理解贡献了重要发现。其中，“海水直接制氢”这一创新成果尤为引人注目。在这个过程中，深圳大学、四川大学谢和平团队巧妙地结合了物理力学过程与电化学反应，将分子扩散、界面相平衡等因素紧密联系起来，为此专门建立了一套气液界面相变自迁移自驱动的理论方法，并形成了基于界面压力差的海水自发相变传质力的机械驱动机制。这项技术不仅实现了无额外能耗，同时也克服了长期以来困扰该领域的问题，如副反应、腐蚀性以及淡化过程。通过实验，该团队成功在真实海水中稳定运行一个原理样机达3200小时，其法拉第效率接近100%，而且只消耗约5.0 kWh/Nm3H2的电解能，这意味着其设备运行成本极为经济。此外，它还避免了对海水进行离子的隔绝，从而彻底解决掉了无淡化过程、高效率以及完全不需要额外能量输入的问题。这项突破性的技术将有可能彻底改变我们对资源利用和环境保护问题的看法，为全球清洁能源转型奠定坚实基础。