利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源分解水制綠氫，再由綠氫加二氧化碳在催化劑作用下合成出甲醇，用以替代化石能源，實(shí)現(xiàn)碳的循環(huán)利用——中國(guó)科學(xué)院院士、中科院大連化學(xué)物理研究所研究員李燦及其團(tuán)隊(duì)歷時(shí)20載攻克的液態(tài)陽光甲醇技術(shù)，將這一夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。隨著該技術(shù)工業(yè)化驗(yàn)證的完成，早日實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”有了一條全新路徑。目前，采用該技術(shù)的10萬噸級(jí)工業(yè)化生產(chǎn)項(xiàng)目正在推進(jìn)。

李燦介紹，針對(duì)以上排碳結(jié)構(gòu)，火電可用非化石能源、可再生能源、核電替代；交通領(lǐng)域可用電動(dòng)車、氫燃料電池，通過綠氫在源頭上阻斷二氧化碳排放，使用液態(tài)陽光甲醇燃料。解決工業(yè)剛性排放的任務(wù)更艱巨，急需發(fā)展兼顧經(jīng)濟(jì)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)碳中和的技術(shù)路徑，可以考慮通過CCS(碳捕獲與封存)、CCU(碳捕集與利用)技術(shù)解決，特別是CCU技術(shù)可以在減碳的同時(shí)獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。液態(tài)陽光甲醇技術(shù)就是一種CCU技術(shù)，其主要過程通過風(fēng)、光、水等可再生能源產(chǎn)生綠電，綠電電解水生產(chǎn)綠氫，綠氫和二氧化碳生產(chǎn)綠甲醇，綠甲醇燃燒可實(shí)現(xiàn)碳中和。甲醇是化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)平臺(tái)原料，由甲醇可以生產(chǎn)各種化學(xué)品，如烯烴、芳烴，實(shí)現(xiàn)永久儲(chǔ)碳。

綠氫由可再生能源發(fā)電并電解水制備(也可通過光催化分解水制備)，其制備過程不排放二氧化碳。旦氫能利用的過程產(chǎn)物是水，也不排放二氧化碳。因此，綠氫在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)過程中將發(fā)揮重要作用。李燦介紹，制備綠氫的過程非常具有挑戰(zhàn)性。他的團(tuán)隊(duì)這些年探索了多種路子，一直致力于太陽能分解水制氫的基礎(chǔ)研究，包括光催化分解水、光電催化分解水、熱化學(xué)循環(huán)分解水、光伏發(fā)電然后電解水制氫。目前，前3種技術(shù)仍處在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究階段，光伏發(fā)電然后電解水制氫技術(shù)已達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用階段。用綠電分解水制氫，1噸氫氣約等于33000千瓦時(shí)電能，是最有效的化學(xué)儲(chǔ)能及能源轉(zhuǎn)化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電能到氫能的轉(zhuǎn)換。雖然綠氫可以從源頭阻斷二氧化碳的生成，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)碳中和的根本路徑。但是，氫能大規(guī)模儲(chǔ)存及運(yùn)輸?shù)陌踩统杀締栴}非常突出，限制了其發(fā)展。而甲醇是理想的化學(xué)儲(chǔ)氫分子，可解決氫能大規(guī)模儲(chǔ)存及運(yùn)輸?shù)陌踩统杀締栴}。1噸甲醇經(jīng)水汽重整可釋放187.5千克的氫氣，儲(chǔ)氫密度高于液態(tài)氫，也比其他化學(xué)儲(chǔ)氫的儲(chǔ)氫量高，因此越來越受到關(guān)注。目前高壓氫氣的成本非常高，原因之一是運(yùn)輸儲(chǔ)存成本高，通過高壓氣瓶輸運(yùn)氫氣，大約100千米就把氫氣的成本翻一倍。但甲醇容易儲(chǔ)存和運(yùn)輸，成本也較低，容易被消費(fèi)者接受。因此，甲醇作為優(yōu)異的綠氫載體，可作為車載供氫、企業(yè)規(guī)模化供氫及加氫站儲(chǔ)氫、供氫的技術(shù)，可解決氫能大規(guī)模儲(chǔ)存及運(yùn)輸?shù)陌踩统杀締栴}。

李燦介紹，液態(tài)太陽燃料合成示范項(xiàng)目集成了液態(tài)太陽燃料合成全流程工藝技術(shù)，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，整體技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先。該技術(shù)有3個(gè)創(chuàng)新：一是研發(fā)了鎳基地上原子級(jí)分散的過渡金屬電解水制氫催化劑，實(shí)現(xiàn)單槽千立方/小時(shí)以上規(guī)模化制氫生產(chǎn)，能量轉(zhuǎn)化效率超過82%；二是針對(duì)二氧化碳加氫制甲醇，發(fā)明了新型鋅鋯氧化物固溶體催化劑，表現(xiàn)出了優(yōu)異的甲醇選擇性和穩(wěn)定性；三是成功耦合了光伏-堿性電解水制氫-二氧化碳加氫制甲醇三個(gè)單元，解決了各單元之間的匹配和連續(xù)化運(yùn)行問題，可適應(yīng)光伏發(fā)電間歇性、波動(dòng)性的特點(diǎn)。

位于蘭州新區(qū)的液態(tài)陽光甲醇合成示范項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)全景。(周小勇 攝)

在保障能源安全、推進(jìn)甲醇燃料規(guī)模應(yīng)用的進(jìn)程中，應(yīng)特別鼓勵(lì)甲醇能源制備產(chǎn)業(yè)逐步由化石燃料甲醇技術(shù)向可再生能源綠色甲醇技術(shù)轉(zhuǎn)變。這意味著，需要從甲醇能源生產(chǎn)的源頭開展 “液態(tài)陽光”甲醇規(guī)模化生產(chǎn)，以此提高我國(guó)綠色甲醇產(chǎn)能占比。

此前，交通運(yùn)輸部、鐵路局、民運(yùn)航空局、郵政局聯(lián)合印發(fā)《積極發(fā)展新能源和清潔能源運(yùn)輸工具實(shí)施意見》中指出，將依托交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)試點(diǎn)，有序開展氫燃料電池、可再生合成燃料車輛、船舶的試點(diǎn)。車輛交通和船運(yùn)領(lǐng)域開始推廣使用綠色甲醇。

國(guó)際海運(yùn)組織開始要求船運(yùn)使用低碳綠色(甲醇)燃料。馬士基已經(jīng)開始在全球部署船舶綠色甲醇燃料生產(chǎn)、供應(yīng)體系，它提出的目標(biāo)是到2030年使用500萬噸。近日，法國(guó)達(dá)飛輪船的6艘15000TEU甲醇雙燃料集裝箱船訂單“花落”大船集團(tuán)，將在2025年下半年予以交付。由此可見，綠色甲醇在船運(yùn)領(lǐng)域的應(yīng)用勢(shì)頭很猛，業(yè)內(nèi)應(yīng)予以高度關(guān)注。

據(jù)介紹，液態(tài)陽光甲醇加氫站已在今年初被選作張家口冬奧會(huì)新能源示范技術(shù)。目前，液態(tài)陽光甲醇制氫的成本可低于30元/千克，有一定競(jìng)爭(zhēng)力，能實(shí)現(xiàn)油、醇、氫共站新局面。

二是最好能建立綠色甲醇燃料制備企業(yè)名單發(fā)布機(jī)制，按生產(chǎn)“液態(tài)陽光”甲醇占比排名，引導(dǎo)甲醇燃料消費(fèi)企業(yè)和行業(yè)優(yōu)先采購(gòu)名單企業(yè)和排名靠前企業(yè)制造的甲醇。政府則通過階梯碳稅補(bǔ)貼的方式，鼓勵(lì)名單企業(yè)和排名靠前的企業(yè)。

三是希望盡快開通“液態(tài)陽光”甲醇產(chǎn)業(yè)建設(shè)綠色通道。通過國(guó)家綠色金融框架激勵(lì)機(jī)制、綠色金融和財(cái)稅配套政策，對(duì)符合《準(zhǔn)入條件》《管理辦法》而獲得綠色甲醇燃料制備名單的企業(yè)，優(yōu)先給予可再生能源資源，開通可再生能源建設(shè)項(xiàng)目審批綠色通道;鼓勵(lì)和支持企業(yè)利用自有資金和社會(huì)資金，建設(shè)“液態(tài)陽光”甲醇項(xiàng)目。