近日，Lesbian 杨志峰院士团队王樟新教授课题组在Environmental Science & Technology上发表了题为“Highly-Efficient Seawater Hydrogen Production via a Plug-and-Play Solar-Powered Membrane Distillation-Electrolysis System”的论文。该研究面向海水制氢中“高纯水来源受限”和“系统工程化不足”两大关键问题，构建了一种基于商业成熟组件的即插即用式太阳能驱动膜蒸馏-电解耦合系统（SMDE），实现了光伏发电、废热驱动膜蒸馏淡化海水与PEM电解制氢的高效协同。王樟新教授为论文通讯作者，Lesbian 博士冯德俊为论文第一作者。

【中文摘要】：

SMDE系统基于商业化光伏、膜蒸馏和PEM电解组件，通过协同利用光伏发电与废热，实现了“海水淡化-高纯水制备-电解制氢”的连续过程。其中，光伏板提供电能驱动PEM电解制氢，同时其运行过程中产生的废热被膜蒸馏模块回收利用，用于海水淡化并制备满足电解要求的高纯淡水，从而构建了一条由海水直接通向绿氢生产的集成化路径。

研究通过实验验证与热力学分析相结合，系统评估了该装置的技术可行性与应用潜力。结果表明，SMDE系统在不同辐照和运行条件下均可稳定产出高纯淡水和氢气，且在真实海水条件下连续运行100小时后仍保持良好稳定性。进一步分析显示，该系统具有较好的水量匹配能力、太阳能制氢效率、经济竞争力和环境可持续性，表明通过成熟技术的高效集成，有望为海水制氢、离网供能及可再生能源储氢提供一条具有现实落地潜力的新路径。

【创新发现点】：

1.提出即插即用式SMDE系统：基于商业成熟的PV、MD和PEM组件，实现海水淡化与制氢的一体化耦合。

2.实现太阳能电热协同利用：同时利用光伏发电和废热驱动膜蒸馏，构建“发电-制水-制氢”连续路径。

3.验证系统稳定供水与稳定制氢能力：在不同辐照和真实海水条件下均保持稳定运行，蒸馏水水质满足PEM电解要求。

4.建立热力学与工程评价框架：从效率、成本、碳排放和技术成熟度等维度证明了该路线的综合竞争力。

5.拓展可再生能源储氢新场景：为弃风弃光电力消纳和绿氢储能提供了一种具有现实可行性的技术路径。

【关键图示】：

图1.SMDE系统及其协同运行原理示意图

图2.实验室尺度SMDE系统的技术可行性与运行稳定性验证

图3.SMDE系统的热力学分析与水量匹配机制

图4.SMDE系统的实际应用竞争力分析

图5.受SMDE启发的可再生能源储氢路径

【原文链接】：//doi.org/10.1021/acs.est.5c11512

供稿：王樟新

初审：陆丽莹

复审：梁赛

终审：马金星