——訪中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員、潔凈能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）主任李燦

將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為可儲(chǔ)存、可運(yùn)輸?shù)娜剂希ㄌ?yáng)燃料）被認(rèn)為是科學(xué)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(yáng)燃料的重要策略，也是人類保護(hù)地球家園、實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明、可持續(xù)發(fā)展的理想途徑。在2020年中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)年會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員、潔凈能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（籌）主任李燦接受《中國(guó)電力報(bào)》記者專訪，對(duì)太陽(yáng)燃料的優(yōu)勢(shì)、戰(zhàn)略意義與發(fā)展前景等方面作出闡釋。

記者：與其他形式的可再生能源利用相比，“液態(tài)太陽(yáng)燃料”具有哪些優(yōu)勢(shì)？

李燦：太陽(yáng)燃料合成是指利用太陽(yáng)能、風(fēng)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(zhuǎn)化制甲醇等液體燃料，把可再生能源存儲(chǔ)在液體燃料中。簡(jiǎn)言之就是利用太陽(yáng)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(yáng)光”。這將是未來(lái)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(yáng)能等可再生能源收集儲(chǔ)存的一種儲(chǔ)能技術(shù)，是“道法自然光合作用”，實(shí)現(xiàn)人工光合成綠色能源的一種過(guò)程。

它的優(yōu)勢(shì)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(fēng)電發(fā)電，如果發(fā)得多，那么煤電就可以少一點(diǎn)，因?yàn)闊荷倭耍趸寂欧乓簿蜕僖稽c(diǎn)。因?yàn)樵S多化工過(guò)程仍然會(huì)排放二氧化碳。而太陽(yáng)燃料的合成過(guò)程，是等二氧化碳排放出來(lái)，把它捕捉回來(lái)再轉(zhuǎn)化成有用的化學(xué)品，等于直接減排二氧化碳。

其次，由于太陽(yáng)燃料是液態(tài)的，運(yùn)輸和儲(chǔ)存都非常方便，并且可以儲(chǔ)存很久。儲(chǔ)能的問(wèn)題讓電力部門的同行很頭疼，因?yàn)殡姲l(fā)出來(lái)就得用，但是將太陽(yáng)能等可再生能源儲(chǔ)存為太陽(yáng)燃料（甲醇燃料），既能長(zhǎng)期儲(chǔ)存，隨時(shí)可以使用，又易于安全運(yùn)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(jì)中“制、儲(chǔ)、運(yùn)、加”的安全性問(wèn)題。

記者：“太陽(yáng)燃料合成”這一技術(shù)對(duì)緩解我國(guó)能源安全問(wèn)題乃至全球生態(tài)文明建設(shè)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(wèn)題，所以低碳減排的技術(shù)具有普適性。該技術(shù)的戰(zhàn)略意義主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是將電能轉(zhuǎn)化為可儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)幕瘜W(xué)能，提供了高壓輸電之外的太陽(yáng)能利用新途徑，為解決可再生能源間歇性問(wèn)題和“棄光、棄風(fēng)、棄水”問(wèn)題提供了新的策略；二是將二氧化碳作為碳資源轉(zhuǎn)化利用，并解決氫能儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)陌踩y題，為進(jìn)行低碳乃至零碳、清潔的能源革命提供了創(chuàng)新的技術(shù)路線。

此外，這一技術(shù)將二氧化碳作為碳資源，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的積極減排，生產(chǎn)的太陽(yáng)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(shí)現(xiàn)了零碳排放。綠色甲醇的生產(chǎn)是目前國(guó)際上興起的碳捕獲儲(chǔ)存（CCS）以及進(jìn)而發(fā)展的碳捕獲及資源化利用（CCSU）的發(fā)展方向，為我國(guó)完成習(xí)主席提出的2060年前碳中和目標(biāo)提供技術(shù)方向。

記者：據(jù)了解，太陽(yáng)燃料合成已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從實(shí)驗(yàn)室研究成果走向工業(yè)化示范。作為產(chǎn)學(xué)研成功合作的一個(gè)典范，它對(duì)行業(yè)有哪些借鑒意義和參考價(jià)值？

李燦：我認(rèn)為基礎(chǔ)研究分為幾種。一種是在科學(xué)上非常重要，但是離應(yīng)用非常遠(yuǎn)，一旦突破了以后，可能對(duì)幾十年以后產(chǎn)生深刻的影響。還有一類研究（也可稱應(yīng)用基礎(chǔ)研究）就是問(wèn)題導(dǎo)向很清楚，應(yīng)用背景也很明確，聚焦這個(gè)問(wèn)題，一旦有了進(jìn)展或者突破以后，馬上就可以對(duì)接實(shí)際的工業(yè)化應(yīng)用過(guò)程。

太陽(yáng)燃料合成的目標(biāo)非常明確，就是要解決可再生能源轉(zhuǎn)化成化學(xué)能過(guò)程中的各種基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題。目前，全球首套千噸級(jí)規(guī)模太陽(yáng)燃料合成示范項(xiàng)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(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。

這個(gè)項(xiàng)目具有兩大特點(diǎn)：一是利用光伏等可再生能源發(fā)電后通過(guò)大型水電解制氫設(shè)備制取氫氣。電解水制氫采用“新一代電催化技術(shù)”，使制氫電耗在傳統(tǒng)水平基礎(chǔ)上明顯下降。為大規(guī)模推廣來(lái)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(guò)新型催化劑一步法合成甲醇的新技術(shù)。主要是發(fā)展了廉價(jià)、高選擇性、高穩(wěn)定性二氧化碳加氫制甲醇催化技術(shù)，為今后規(guī)?；D(zhuǎn)化利用二氧化碳，為用太陽(yáng)燃料逐步取代傳統(tǒng)化石燃料趟出一條全新的技術(shù)路線。