太陽燃料合成是未來減排的根本途徑之一
——訪中國科學院院士、中國科學院大連化學物理研究所研究員、潔凈能源國家實驗室（籌）主任李燦
將太陽能轉化為可儲存、可運輸?shù)娜剂希ㄌ柸剂希┍徽J為是科學界“圣杯”式的難題。人工光合成道法自然光合作用，是合成太陽燃料的重要策略，也是人類保護地球家園、實現(xiàn)生態(tài)文明、可持續(xù)發(fā)展的理想途徑。在2020年中國電機工程學會年會上，中國科學院院士、中國科學院大連化學物理研究所研究員、潔凈能源國家實驗室（籌）主任李燦接受《中國電力報》記者專訪，對太陽燃料的優(yōu)勢、戰(zhàn)略意義與發(fā)展前景等方面作出闡釋。
一、中國電力報：與其他形式的可再生能源利用相比，“液態(tài)太陽燃料”具有哪些優(yōu)勢？
李燦：
太陽燃料合成是指利用太陽能、風能、水能等可再生能源分解水（光解水或電解水）制備綠氫、將二氧化碳加氫轉化制甲醇等液體燃料，把可再生能源存儲在液體燃料中。簡言之就是利用太陽能等可再生能源、二氧化碳和水，生產(chǎn)清潔可再生的甲醇等液體燃料，我們也稱其為“液體陽光”。這將是未來解決二氧化碳排放的根本途徑之一，也是將間歇分散的太陽能等可再生能源收集儲存的一種儲能技術，是“道法自然光合作用”，實現(xiàn)人工光合成綠色能源的一種過程。
它的優(yōu)勢首先是直接減排二氧化碳。利用清潔能源和可再生能源，很多是間接減排——比如光伏發(fā)電和風電發(fā)電，如果發(fā)得多，那么煤電就可以少一點，因為燒煤少了，二氧化碳排放也就少一點。因為許多化工過程仍然會排放二氧化碳。而太陽燃料的合成過程，是等二氧化碳排放出來，把它捕捉回來再轉化成有用的化學品，等于直接減排二氧化碳。
其次，由于太陽燃料是液態(tài)的，運輸和儲存都非常方便，并且可以儲存很久。儲能的問題讓電力部門的同行很頭疼，因為電發(fā)出來就得用，但是將太陽能等可再生能源儲存為太陽燃料（甲醇燃料），既能長期儲存，隨時可以使用，又易于安全運輸，且是氫能載體，可作為燃料電池氫源，有利于解決氫能經(jīng)濟中“制、儲、運、加”的安全性問題。
二、中國電力報：“太陽燃料合成”這一技術對緩解我國能源安全問題乃至全球生態(tài)文明建設具有哪些重大戰(zhàn)略意義？
李燦：
二氧化碳排放現(xiàn)在是世界性的問題，所以低碳減排的技術具有普適性。該技術的戰(zhàn)略意義主要表現(xiàn)在兩個方面：一是將電能轉化為可儲存運輸?shù)幕瘜W能，提供了高壓輸電之外的太陽能利用新途徑，為解決可再生能源間歇性問題和“棄光、棄風、棄水”問題提供了新的策略；二是將二氧化碳作為碳資源轉化利用，并解決氫能儲存和運輸?shù)陌踩y題，為進行低碳乃至零碳、清潔的能源革命提供了創(chuàng)新的技術路線。
此外，這一技術將二氧化碳作為碳資源，實現(xiàn)二氧化碳的積極減排，生產(chǎn)的太陽燃料甲醇為綠色甲醇，不同于傳統(tǒng)煤、天然氣所制得的甲醇，實現(xiàn)了零碳排放。綠色甲醇的生產(chǎn)是目前國際上興起的碳捕獲儲存（CCS）以及進而發(fā)展的碳捕獲及資源化利用（CCSU）的發(fā)展方向，為我國完成習主席提出的2060年前碳中和目標提供技術方向。
三、中國電力報：據(jù)了解，太陽燃料合成已經(jīng)實現(xiàn)了從實驗室研究成果走向工業(yè)化示范。作為產(chǎn)學研成功合作的一個典范，它對行業(yè)有哪些借鑒意義和參考價值？
李燦：
我認為基礎研究分為幾種。一種是在科學上非常重要，但是離應用非常遠，一旦突破了以后，可能對幾十年以后產(chǎn)生深刻的影響。還有一類研究（也可稱應用基礎研究）就是問題導向很清楚，應用背景也很明確，聚焦這個問題，一旦有了進展或者突破以后，馬上就可以對接實際的工業(yè)化應用過程。
太陽燃料合成的目標非常明確，就是要解決可再生能源轉化成化學能過程中的各種基礎科學問題。目前，全球首套千噸級規(guī)模太陽燃料合成示范項目在蘭州新區(qū)綠色化工園區(qū)試車成功，意味著邁出了將太陽能等可再生能源轉化為液體燃料工業(yè)化生產(chǎn)的第一步。
這個項目具有兩大特點：一是利用光伏等可再生能源發(fā)電后通過大型水電解制氫設備制取氫氣。電解水制氫采用“新一代電催化技術”，使制氫電耗在傳統(tǒng)水平基礎上明顯下降。為大規(guī)模推廣來自于可再生能源的“綠氫”起到了示范作用。二是采用創(chuàng)新研發(fā)的氫氣與二氧化碳通過新型催化劑一步法合成甲醇的新技術。主要是發(fā)展了廉價、高選擇性、高穩(wěn)定性二氧化碳加氫制甲醇催化技術，為今后規(guī)?；D化利用二氧化碳，為用太陽燃料逐步取代傳統(tǒng)化石燃料趟出一條全新的技術路線。
來源：中國電力報
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