华南理工大学欧阳柳章/中山大学肖学章/北京化工大学李志念共发Materials Today:基于氢生产、储存和运输的海上风电观点

海上风电新观点：基于氢生产、氢储存和氢运输

图1. 基于固态储氢与气-固复合储氢的两种技术路线

要点一：远海风电制氢是未来绿氢的主要来源

要点二：固态储氢技术是海上氢能储运的关键突破

要点三：海水电解与能量梯级利用提升系统能效

要点四：智能化与材料创新保障系统安全与可靠性

图3. 海上风电制氢(OWP)的消费模式：a) 海水电解-管道运输流程；b) 高压交流输电与柔性直流输电；c) 电缆建设成本；d) 管道建设成本；e) 2023年不同储氢方式的总能耗；f) 北溪2号管道线路；g) 航运技术。

图4. 制氢、储运技术体系。a)电解槽系统（采用三级压缩、液化和NH3合成系统设计适配方案）；b)固态储氢系统在海上氢能储运中面临的挑战；c)固态储氢系统、气固复合储氢与低品位热源驱动技术系统。

图6. 海上风电平台(OWP)的发展前景与展望。(a)基于固体材料与气固复合储氢的两种技术路线；(b)苍南东海风电场（依据《浙江省海域使用论证报告（2024年第1号）》中3号海上风电转换区块海域公示）；(c)华东勘测设计研究院有限公司设计的外平台三维示意图；(d)苍南1号自主设计建造的中国首台叶轮直径达210米的大型风机，并成功并网发电运行：年上网电量达13.5亿千瓦时；(e)人工智能协同管理框架；(f)钛基固态储氢智能互联控制系统。

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702125004110

欧阳柳章教授简介：

欧阳柳章教授2007年入选教育部新世纪优秀人才计划，被评为广东省“千百十人才培养工程”省级培养对象第六批先进个人，2014年入选“广东省高等学校珠江学者岗位计划”特聘教授，2022年入选国家级高层次人才计划，爱思唯尔(Elsevier)中国高被引学者。现任教育部高等学校材料类专业教学指导委员会委员、华南理工大学材料学院副院长、国际著名期刊“J. Alloys & Comps”编辑。兼任中国机械工程学会热处理分会常务委员、中国机械工程学会材料分会常务委员、广东省机械工程学会热处理分会理事长。曾任华南理工大学材料科学与工程国家级实验教学示范中心主任、广东省先进储能材料工程技术研究中心主任。主要研究领域为储氢材料、水解制氢、锂离子电池电极材料和失效分析等。建立了原位制备多相多尺度结构镁基储氢合金的新方法，并应用于创制镍氢动力电池负极材料；创制了系列可控放氢的轻金属和轻金属氢化物基水解制氢材料；发明了将结晶水中的H+作为氢源合成硼氢化物中H-的再生过程无需外加氢源新方法，且实现了NaBH4再生的同时进行CO2甲烷化；达成了Mg基储氢合金中放氢热力学和动力学的双调控；专利许可并实施了等离子体辅助球磨技术与装备并发明了少层石墨烯复合材料等新方法。主持和参与了国家十三五重点研发计划项目课题和科技部国际科技合作项目等有关储氢材料的项目30余项，是国家自然科学基金创新群体核心成员。近年来授权发明专利30余项，其中PCT专利7项，美国和日本专利4项，专利独家许可或者转让经费400余万元，新增产值5亿余元。在“Nature Commun.”、“Prog. Mater. Sci”、“Angew. Chemie Int. Ed.”、“Nano Energy”、 “Adv. Energy Mater.”、“Appl. Phys. Lett.”、“J. Mater. Chem”、“J. Alloys & Comps”、“Scr. Mater.”等国内外核心期刊发表论文300余篇。在储氢和制氢的全球高排名学者中（Highly ranking Scholars™）分别位列第2和第11，SCI他人引用超16000次，H因子大于70，2021-2023连续入选Elsevier高被引学者。研究成果获广东省教学成果一等奖(2010年度，排名第三)、二次广东省科学技术奖一等奖（2012年度；2022年度，排名第二和第五）、教育部技术发明奖一等奖（2016年度，排名第五）和第八届广东专利奖金奖（2021年度，排名第五）。多次在重要学术会议做邀请报告，参与组织了“Metal-Hydroge系列”会议和“中日储氢材料双边会议”等国际会议。

肖学章教授简介：

肖学章教授长期从事氢储能材料与工程技术、固态储氢系统以及氢电融合系统集成的应用基础研究，主要研究包括：（1）提出功能化石墨烯/碳纳米管的原位界面纳米限域储氢材料新方法，构建硼氢化物复合储氢新体系，实现高密度氢化物的近室温吸放氢和数量级放氢动力学提升；（2）创建高组态熵储氢合金设计新策略，实现材料吸放氢全过程的同晶型转变，有效抑制吸放氢歧化反应并大幅提高合金可逆储氢循环稳定性，并应用于氢同位素贮存与供给原型系统样机；（3）提出基于机器学习模型的储氢材料高通量设计新范式，突破静态氢压缩装置多级联用耦合瓶颈，实现具有我国优势资源的稀土/钛基氢压缩储氢材料集成匹配，开发出自主知识产权的快响应金属储供氢材料并用于静态氢压缩系统的核心装置部件，助力我国首次实现固态氢能发电并网，同时成功应用于35MPa/70MPa加氢站用固态储供氢装置。作为负责人先后承担国家自然科学基金重点项目课题1项，国家自然科学基金项目3项，国家重点研发计划课题1项、子课题3项，国家973项目子课题1项，国家863项目子课题1项，以及浙江省自然科学基金重点项目，浙江省重点科技创新团队项目，浙江省公益性技术应用研究计划等20余项。在Nature、Nature Energy、Nature Chemistry、Nature Communications、Advanced Materials、Energy Storage Mater、Nano Energy等先进能源&材料领域期刊上发表研究论文200余篇，其中第一/通讯作者160多篇，同时以通讯作者获邀在Progress in Materials Science、Energy & Environmental Science、Advanced Materials等顶级期刊发表多篇氢能综述论文，个人H因子45，获授权国家发明专利35项。在首届世界能源材料大会、国际先进能源材料研讨会、世界燃料电池大会、中国氢能科学技术和工程大会、中国材料大会等国内外学术会议作邀请报告20余次，兼任国际著名金属材料期刊Journal of Alloys and Compounds副主编、国际镁合金期刊Journal of Magnesium and Alloys青年编委、中国可再生能源学会氢能专业委员会委员、中国动力工程学会工业气体专业委员会委员和浙江省能源研究会储能技术专业委员会秘书长。

李志念教授简介：

李志念教授的教育背景包括于2000年9月至2004年7月在中南大学获材料物理工学学士学位，2004年9月至2007年7月在北京有色金属研究总院获材料物理与化学工学硕士学位，2010年9月至2015年12月在北京有色金属研究总院获材料科学与工程工学博士学位，并于2011年11月至2015年12月在法国东巴黎大学同期获材料科学与工程工学博士学位。工作经历方面，他于2007年7月至2017年12月在北京有色金属研究总院能源材料与技术研究所历任助理工程师、工程师、高级工程师及储氢课题组组长，2018年1月至2023年11月在有研工程技术研究院有限公司新能源与生态环境材料事业部担任高级工程师、正高级工程师及事业部副总经理，2023年12月至今在北京化工大学任教授。他讲授本科生课程《氢储存与输配》，共计48学时。在科研项目方面，李志念教授主持了多项代表性纵向项目，包括作为首席科学家负责的国家重点研发计划“核聚变用氚处理材料及轻量化结构/功能一体化屏蔽材料”（2022-2025，经费1300万）、课题负责人负责的国家重点研发计划“储氢系统氢热耦合机理及高能效高密度可逆储氢系统集成”（2019-2022，经费334万）、国家自然基金面上项目“高密度镁基复合氢化物的热力学调控及床体能质传递机理研究”（2023-2026，经费70万）和“绿氢规模储存用低成本高容量钛系储氢材料的性能衰减机制与延寿方法研究”（2025-2028，直接经费49万），以及科工局项目“XXX储氢材料研制”（2017-2019，经费308万）和“低热焓储氢XXX研究”（2016-2018，经费398万）。他的获奖情况包括2021年度中国有色金属工业科学技术奖一等奖（高性能稀土系储供氢新材料与技术）、2020年度中国有色金属工业科学技术奖一等奖（高效安全氢同位素处理用锆基新材料等）、2021年度北京市科学技术奖技术发明奖二等奖（高效安全储供氢及氢同位素处理新材料关键技术及应用）以及2019年度壳牌氢能关键技术挑战赛全国总决赛冠军（基于镁基储氢材料/有机储氢液体氢浆的常温常压高密度氢储运技术）。他还拥有多项代表性发明专利，如“一种金属氢化物储氢系统及其制作方法”（ZL 201110460623.3）和“一种Li-Mg-B-N-H催化可逆储氢材料及其制备方法”（ZL200910241818.1）。

广东省先进储能材料重点实验室

广东省先进储能材料重点实验室2012年经广东省科技厅批准，依托华南理工大学建设。实验室首席科学家为朱敏教授。实验室设立制氢与储氢材料、储电材料与新型电池技术、储能材料计算、储能材料先进制备等研究方向。

实验室面向科学前沿和国家重大需求，积极承担重大重点项目。实验室与我国及美、德、日、加、澳等国内外知名大学、研究所建立了广泛的科研和人才培养合作，建立了“中澳环境与能源材料联合实验室”。实验室还与行业龙头企业开展了深度的产学研合作，建有“先进储能材料广东省工程技术研究开发中心”、“飞亚达—华南理工材料技术联合实验室”、“欣旺达-华南理工大学先进储能技术联合实验室”、“深圳普瑞赛思-华南理工大学材料技术联合实验室”。实验室面积达3000平方米，拥有扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热重分析仪、X射线衍射仪、XPS能谱仪、电化学工作站等先进仪器设备50余台套。为开展先进储能材料与器件的研究工作提供了强有力的高水平条件支撑。

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