中国科学院院士李灿:太阳燃料合成是未来减排的根本途径之一
发布者:admin | 来源:中国电力新闻网 | 0评论 | 589查看 | 2020-11-17 13:49:59    

——访中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员、洁净能源国家实验室(筹)主任李灿


将太阳能转化为可储存、可运输的燃料(太阳燃料)被认为是科学界“圣杯”式的难题。人工光合成道法自然光合作用,是合成太阳燃料的重要策略,也是人类保护地球家园、实现生态文明、可持续发展的理想途径。在2020年中国电机工程学会年会上,中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员、洁净能源国家实验室(筹)主任李灿接受《中国电力报》记者专访,对太阳燃料的优势、战略意义与发展前景等方面作出阐释。


记者:与其他形式的可再生能源利用相比,“液态太阳燃料”具有哪些优势?


李灿:太阳燃料合成是指利用太阳能、风能、水能等可再生能源分解水(光解水或电解水)制备绿氢、将二氧化碳加氢转化制甲醇等液体燃料,把可再生能源存储在液体燃料中。简言之就是利用太阳能等可再生能源、二氧化碳和水,生产清洁可再生的甲醇等液体燃料,我们也称其为“液体阳光”。这将是未来解决二氧化碳排放的根本途径之一,也是将间歇分散的太阳能等可再生能源收集储存的一种储能技术,是“道法自然光合作用”,实现人工光合成绿色能源的一种过程。


它的优势首先是直接减排二氧化碳。利用清洁能源和可再生能源,很多是间接减排——比如光伏发电和风电发电,如果发得多,那么煤电就可以少一点,因为烧煤少了,二氧化碳排放也就少一点。因为许多化工过程仍然会排放二氧化碳。而太阳燃料的合成过程,是等二氧化碳排放出来,把它捕捉回来再转化成有用的化学品,等于直接减排二氧化碳。


其次,由于太阳燃料是液态的,运输和储存都非常方便,并且可以储存很久。储能的问题让电力部门的同行很头疼,因为电发出来就得用,但是将太阳能等可再生能源储存为太阳燃料(甲醇燃料),既能长期储存,随时可以使用,又易于安全运输,且是氢能载体,可作为燃料电池氢源,有利于解决氢能经济中“制、储、运、加”的安全性问题。


记者:“太阳燃料合成”这一技术对缓解我国能源安全问题乃至全球生态文明建设具有哪些重大战略意义?


李灿:二氧化碳排放现在是世界性的问题,所以低碳减排的技术具有普适性。该技术的战略意义主要表现在两个方面:一是将电能转化为可储存运输的化学能,提供了高压输电之外的太阳能利用新途径,为解决可再生能源间歇性问题和“弃光、弃风、弃水”问题提供了新的策略;二是将二氧化碳作为碳资源转化利用,并解决氢能储存和运输的安全难题,为进行低碳乃至零碳、清洁的能源革命提供了创新的技术路线。


此外,这一技术将二氧化碳作为碳资源,实现二氧化碳的积极减排,生产的太阳燃料甲醇为绿色甲醇,不同于传统煤、天然气所制得的甲醇,实现了零碳排放。绿色甲醇的生产是目前国际上兴起的碳捕获储存(CCS)以及进而发展的碳捕获及资源化利用(CCSU)的发展方向,为我国完成习主席提出的2060年前碳中和目标提供技术方向。


记者:据了解,太阳燃料合成已经实现了从实验室研究成果走向工业化示范。作为产学研成功合作的一个典范,它对行业有哪些借鉴意义和参考价值?


李灿:我认为基础研究分为几种。一种是在科学上非常重要,但是离应用非常远,一旦突破了以后,可能对几十年以后产生深刻的影响。还有一类研究(也可称应用基础研究)就是问题导向很清楚,应用背景也很明确,聚焦这个问题,一旦有了进展或者突破以后,马上就可以对接实际的工业化应用过程。


太阳燃料合成的目标非常明确,就是要解决可再生能源转化成化学能过程中的各种基础科学问题。目前,全球首套千吨级规模太阳燃料合成示范项目在兰州新区绿色化工园区试车成功,意味着迈出了将太阳能等可再生能源转化为液体燃料工业化生产的第一步。


这个项目具有两大特点:一是利用光伏等可再生能源发电后通过大型水电解制氢设备制取氢气。电解水制氢采用“新一代电催化技术”,使制氢电耗在传统水平基础上明显下降。为大规模推广来自于可再生能源的“绿氢”起到了示范作用。二是采用创新研发的氢气与二氧化碳通过新型催化剂一步法合成甲醇的新技术。主要是发展了廉价、高选择性、高稳定性二氧化碳加氢制甲醇催化技术,为今后规模化转化利用二氧化碳,为用太阳燃料逐步取代传统化石燃料趟出一条全新的技术路线。

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