中國科學院院士李燦：太陽燃料合成是未來減排的根本途徑之一

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、潔淨能源國家實驗室（籌）主任李燦

將太陽能轉化為可儲存、可運輸的燃料（太陽燃料）被認為是科學界「聖杯」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、實現生態文明、可持續發展的理想途徑。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、潔淨能源國家實驗室（籌）主任李燦接受《中國電力報》記者專訪，對太陽燃料的優勢、戰略意義與發展前景等方面作出闡釋。

中國電力報：與其他形式的可再生能源利用相比，「液態太陽燃料」具有哪些優勢？

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）製備綠氫、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」，實現人工光合成綠色能源的一種過程。

它的優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——比如光伏發電和風電發電，如果發得多，那麼煤電就可以少一點，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，等於直接減排二氧化碳。

其次，由於太陽燃料是液態的，運輸和儲存都非常方便，並且可以儲存很久。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，又易於安全運輸，且是氫能載體，可作為燃料電池氫源，有利於解決氫能經濟中「制、儲、運、加」的安全性問題。

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文明建設具有哪些重大戰略意義？

李燦：

二氧化碳排放現在是世界性的問題，所以低碳減排的技術具有普適性。該技術的戰略意義主要表現在兩個方面：一是將電能轉化為可儲存運輸的化學能，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，並解決氫能儲存和運輸的安全難題，為進行低碳乃至零碳、清潔的能源革命提供了創新的技術路線。

此外，這一技術將二氧化碳作為碳資源，實現二氧化碳的積極減排，生產的太陽燃料甲醇為綠色甲醇，不同於傳統煤、天然氣所製得的甲醇，實現了零碳排放。綠色甲醇的生產是目前國際上興起的碳捕獲儲存（CCS）以及進而發展的碳捕獲及資源化利用（CCSU）的發展方向，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。

中國電力報：據了解，太陽燃料合成已經實現了從實驗室研究成果走向工業化示範。作為產學研成功合作的一個典範，它對行業有哪些借鑑意義和參考價值？

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，一旦突破了以後，可能對幾十年以後產生深刻的影響。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後，馬上就可以對接實際的工業化應用過程。

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，全球首套千噸級規模太陽燃料合成示範項目在蘭州新區綠色化工園區試車成功，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化生產的第一步。

這個項目具有兩大特點：一是利用光伏等可再生能源發電後通過大型水電解制氫設備製取氫氣。電解水制氫採用「新一代電催化技術」，使制氫電耗在傳統水平基礎上明顯下降。為大規模推廣來自於可再生能源的「綠氫」起到了示範作用。二是採用創新研發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。主要是發展了廉價、高選擇性、高穩定性二氧化碳加氫制甲醇催化技術，為今後規模化轉化利用二氧化碳，為用太陽燃料逐步取代傳統化石燃料趟出一條全新的技術路線。

作者：莫非