1. Avanço Tecnológico: China Pioneira em Novo Paradigma de Eletrólise Direta da Água do Mar
Recentemente, a reunião de lançamento do projeto do Programa Provincial de P&D Chave de Guangdong "Tecnologia e Equipamento de Sistema de Eletrólise da Água do Mar sem Dessalinização para Produção de Hidrogênio em Módulo Dividido", na categoria "Armazenamento de Energia Novo Tipo e Nova Energia", foi realizada com sucesso na Universidade de Shenzhen. O projeto focará no desenvolvimento de tecnologias e equipamentos centrais para produção de hidrogênio altamente eficiente, compatível e estável diretamente da água do mar. Visa criar o primeiro sistema de eletrólise de água do mar sem dessalinização de 110 Nm³/h do mundo, estabelecendo um caminho de desenvolvimento do laboratório para a fábrica e pioneirizando o setor de hidrogênio verde marinho.
O World Energy Outlook 2024 da AIE prevê que a demanda global por petróleo atingirá o pico até 2030, enquanto as aplicações de hidrogênio na navegação e aviação podem acelerar a redução da demanda por petróleo.
2. Implantação Global de Tecnologia e Progresso de Projetos pelos Principais Países
1. Europa:Tecnologia AEM e Demonstrações de Escalonamento de Energia Eólica Offshore
O projeto SEA4VOLT da UE desenvolve eletrolisadores de membrana de troca aniônica (AEM) visando a eletrólise direta da água do mar sem pré-tratamento, usando catalisadores de metais não preciosos e membranas sem flúor para reduzir os custos do hidrogênio verde. O projeto NortH2 da Alemanha planeja construir um sistema eólico offshore para hidrogênio de 10 GW até 2040, produzindo 1 milhão de toneladas de hidrogênio verde anualmente, com seu subprojeto AquaPrimus lançando um piloto de 28 MW em 2025. O projeto PosHYdon dos Países Baixos acopla energia eólica offshore com dessalinização para produção de hidrogênio (13.000 toneladas/ano), embora dependa de pré-tratamento caro.
2. EUA:Explorando Materiais Tolerantes ao Sal e Aplicações de Escalonamento
A pesquisa nos EUA concentra-se em materiais de eletrodo resistentes ao cloro e tecnologias de membrana. Uma equipe da Universidade de Houston propôs na Nature Reviews melhorar a estabilidade do catalisador através de camadas protetoras e dopagem com heteroátomos, enquanto explora eletrólise híbrida (por exemplo, oxidação orgânica substituindo a evolução de oxigênio) para reduzir reações secundárias. Empresas como a Bloom Energy estão testando o desempenho de eletrolisadores de óxido sólido (SOEC) em ambientes de alta salinidade, embora a comercialização ainda seja lenta.
3. Japão:Estratégia de Hidrogênio Impulsionando Integração Tecnológica
A Lei de Promoção da Sociedade do Hidrogênio do Japão investe ¥15 trilhões em cadeias de suprimento de hidrogênio, colaborando com a Siemens Energy em eletrólise PEM, embora projetos com água do mar ainda utilizem principalmente pré-tratamento de dessalinização. O projeto JIDAI visa construir uma plataforma flutuante offshore de hidrogênio em Hokkaido até 2030, combinando produção eólica com armazenamento/transporte de hidrogênio líquido, com custos-alvo de ¥20/Nm³ (~1,3 yuan/m³).
4. Austrália e Singapura: Colaboração Internacional em Tecnologia de Produção de Hidrogênio de Novo Tipo
O projeto "Produção de Hidrogênio por Divisão Termossolar-Plasma de Água do Mar", uma colaboração entre a Austrália e a Universidade Nacional de Singapura, recebeu financiamento do governo australiano. Ele aproveita os efeitos sinérgicos dos processos fototérmicos para aumentar a eficiência da produção de hidrogênio, visando reduzir a dependência de catalisadores de metais preciosos. Ao integrar ressonadores de plasma e nanomateriais, essa tecnologia promete alcançar produção de hidrogênio de baixo custo em áreas offshore.
III. Vias Técnicas e Comparação de Custos
A produção global de hidrogênio a partir da água do mar segue principalmente duas rotas técnicas principais:
1. Eletrólise Direta da Água do Mar: Representada pela tecnologia desenvolvida pela equipe de Xie Heping da China, este método não requer pré-tratamento e oferece vantagens significativas de custo. Quando os preços da energia eólica offshore caem abaixo de US$ 0,11/kWh, o custo de produção de hidrogênio pode ser reduzido para US$ 15,89/kg. Até 2030, o custo na China deve cair abaixo de US$ 15/kg, atingindo um limiar competitivo com o hidrogênio cinza.
2. Dessalinização Seguida de Eletrólise: Embora madura, esta abordagem incorre em custos mais elevados. O projeto PosHYdon holandês produz hidrogênio a aproximadamente US$ 3,5/kg, enquanto o projeto TractebelOverdick da Alemanha, que depende de dessalinização por osmose reversa, relata custos em torno de US$ 4/kg.
IV. Desafios e Direções Futuras
1. Desafios Técnicos Atuais
Durabilidade do Material: Ainda são necessárias otimizações para a corrosão por Cl⁻ e precipitação de Ca²⁺/Mg²⁺ durante operação prolongada. As equipes chinesas conseguiram controlar as taxas de corrosão em 0,01 mm/ano através da tecnologia de revestimento de placas bipolares.
Otimização de Custos: Os custos da eletricidade verde devem cair abaixo de US$ 0,2/kWh para permitir a comercialização em larga escala. A China está progressivamente se aproximando desse objetivo por meio da integração de energia fotovoltaica com armazenamento e localização de equipamentos.
Padrões e Segurança: A Organização Internacional de Normalização (ISO) está desenvolvendo regulamentos de segurança para plataformas de produção de hidrogênio offshore. Os Requisitos Técnicos para Sistemas de Eletrólise Direta de Água do Mar para Produção de Hidrogênio, liderados pela China, devem ser lançados até 2026.
2. Tendências de Desenvolvimento Futuro
Expansão de Aplicações: O hidrogênio verde se integrará a produtos químicos como amônia sintética e metanol, formando uma cadeia industrial completa que abrange "produção-armazenamento-utilização".
Colaboração Internacional: Projetos transfronteiriços acelerarão a transferência de tecnologia e o reconhecimento mútuo de padrões.
A tecnologia de produção de hidrogênio a partir da água do mar está em transição do laboratório para a industrialização, com os avanços da China oferecendo uma "solução chinesa" para a transição energética global. Inovações sustentáveis em materiais e apoio político estão preparados para tornar o hidrogênio derivado da água do mar uma tecnologia de abastecimento de hidrogênio verde dominante após 2030, remodelando o cenário energético global.
