“‘液態(tài)陽(yáng)光’產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目的技術(shù)路徑已經(jīng)走通了，現(xiàn)在，在不考慮碳稅的前提下，其直接成本比不上煤制甲醇，但‘液態(tài)陽(yáng)光’有規(guī)模效應(yīng)，一旦達(dá)到10萬(wàn)噸級(jí)及以上的規(guī)模，其單產(chǎn)成本會(huì)進(jìn)一步下降，特別是隨著光伏風(fēng)電價(jià)格的下降，其價(jià)格也會(huì)大幅下降�！苯�日，中國(guó)科學(xué)院院士李燦在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》專(zhuān)訪(fǎng)時(shí)表示，“液態(tài)陽(yáng)光”產(chǎn)業(yè)化腳步漸近，“今年啟動(dòng)、明年建設(shè)，后年即可規(guī)�；�生產(chǎn)”。

“液態(tài)陽(yáng)光”產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)難題已掃清

把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為可穩(wěn)定存儲(chǔ)、易于運(yùn)輸?shù)囊后w燃料，被科學(xué)家形象地稱(chēng)為“液態(tài)陽(yáng)光”。當(dāng)前，二氧化碳減排已成為世界各國(guó)關(guān)注的熱點(diǎn)，科學(xué)家在碳捕捉、碳封存及其資源化利用方面做了大量探索，“液態(tài)陽(yáng)光”計(jì)劃是其中最讓人興奮的。

李燦向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》介紹，“液態(tài)陽(yáng)光”主要包括3個(gè)重要環(huán)節(jié)——風(fēng)/光發(fā)電、電解水制氫、二氧化碳加氫合成甲醇。與此同時(shí)，“液態(tài)陽(yáng)光”技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化落地面臨三大技術(shù)難題：風(fēng)/光電等清潔能源產(chǎn)出不穩(wěn)定；規(guī)�；�電解水制氫成本高、效率偏低；利用惰性氣體、溫室氣體二氧化碳制甲醇不僅需要高溫高壓的反應(yīng)條件，還需要高活性、高選擇性的催化劑。

“要解決上述問(wèn)題，首先需要發(fā)展抗波動(dòng)的電解槽體系，以容忍風(fēng)力、光伏發(fā)電的波動(dòng)和不穩(wěn)定性�！睘榇�，李燦帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)早在2019年便在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)發(fā)了千方級(jí)、抗波動(dòng)高性能電解槽技術(shù)。

他告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，在這一穩(wěn)態(tài)體系下，電解槽可以提高效率——接近4度電產(chǎn)出1立方氫。同時(shí)，穩(wěn)態(tài)體系也有助于提高系統(tǒng)的安全系數(shù)，避免氫氣和氧氣混合引發(fā)爆炸。

在二氧化碳加氫制甲醇這一環(huán)節(jié)，李燦團(tuán)隊(duì)于2017年取得了技術(shù)突破，開(kāi)發(fā)了一種二元金屬氧化物（ZnO-ZrO2）固溶體催化劑，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳高選擇性、高穩(wěn)定性加氫合成甲醇。

“液態(tài)陽(yáng)光”規(guī)�；�驗(yàn)證結(jié)果超預(yù)期

“一些技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室效果好，不代表在規(guī)模化生產(chǎn)中表現(xiàn)好，這就需要中試�！崩顮N說(shuō)，讓他沒(méi)想到的是，中試效果竟然比在實(shí)驗(yàn)室的效果還好。

2018年8月，在甘肅省蘭州新區(qū)的支持下，由中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研發(fā)、蘭州新區(qū)石化產(chǎn)業(yè)投資集團(tuán)有限公司建設(shè)和運(yùn)營(yíng)、華陸工程科技有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)的全球首套千噸級(jí)“液態(tài)陽(yáng)光合成的規(guī)�；�示范工程”宣告落地啟動(dòng)，于2020年試車(chē)成功并完成成果鑒定。

“實(shí)驗(yàn)室中，催化劑對(duì)甲醇的選擇性保持在90%左右，但在規(guī)模化示范工程中其選擇性在95%以上。此外，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率也非常高，因?yàn)槲覀冊(cè)谳腿〖状贾�后，�?huì)將二氧化碳循環(huán)注入系統(tǒng)，使幾乎所有的二氧化碳都能轉(zhuǎn)化成甲醇�！崩顮N對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》表示，他們邁出了太陽(yáng)能等可再生能源轉(zhuǎn)化為液體燃料工業(yè)化生產(chǎn)的第一步。
李燦透露，目前，全球首個(gè)10萬(wàn)噸級(jí)“液態(tài)陽(yáng)光”燃料合成項(xiàng)目正在內(nèi)蒙古鄂爾多斯建設(shè)，預(yù)計(jì)最快可在2025年建成。

“到了10萬(wàn)噸級(jí)這個(gè)規(guī)模，‘液態(tài)陽(yáng)光’項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性和效益就開(kāi)始占優(yōu)了�！崩顮N算了一筆賬，傳統(tǒng)煤制甲醇的價(jià)格大概在2500元/噸~3000元/噸，而隨著規(guī)模的擴(kuò)大和風(fēng)/光電價(jià)的進(jìn)一步走低（降到0.2元以下），“液態(tài)陽(yáng)光”制甲醇的成本很快就能跟煤制甲醇持平，這還是在沒(méi)有考慮“碳稅”收益問(wèn)題的前提下。未來(lái)若收緊溫室氣體排放管控，各國(guó)可能會(huì)對(duì)碳排放收取費(fèi)用，這就是“碳稅”。相比“液態(tài)陽(yáng)光”，傳統(tǒng)的煤制甲醇每生產(chǎn)1噸甲醇差不多要排放3噸~4噸二氧化碳，將來(lái)，傳統(tǒng)煤制甲醇不得不考慮碳稅帶來(lái)的成本上升問(wèn)題。

李燦指出，相比之下，“液態(tài)陽(yáng)光”每生產(chǎn)1噸甲醇，可轉(zhuǎn)化約1.4噸二氧化碳；生產(chǎn)10萬(wàn)噸甲醇，就可消納約14萬(wàn)噸二氧化碳。一邊是消納，一邊是排放，“液態(tài)陽(yáng)光”的生態(tài)效益由此彰顯。

“我們的實(shí)踐證明，‘液態(tài)陽(yáng)光’是一個(gè)切實(shí)可行的減碳方案，它不僅比‘碳捕捉—深埋’方案更安全、更環(huán)保，而且還有經(jīng)濟(jì)效益�！崩顮N說(shuō)，“液態(tài)陽(yáng)光”計(jì)劃孕育著一場(chǎng)重大的能源革命，而隨著其經(jīng)濟(jì)效益的凸顯和產(chǎn)業(yè)化腳步的加快，這場(chǎng)能源革命已經(jīng)在可期待的視野之中。












作者：趙廣立 來(lái)源： 中國(guó)科學(xué)報(bào) 責(zé)任編輯：jianping