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——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、潔凈能源國家實驗室（籌）主任李燦

將太(tai)陽(yang)(yang)能轉化為可儲(chu)存、可運輸的(de)燃(ran)料(liao)(liao)（太(tai)陽(yang)(yang)燃(ran)料(liao)(liao)）被(bei)認為是(shi)科(ke)學(xue)界“圣杯”式的(de)難題。人(ren)工(gong)光合成道法自然光合作(zuo)用，是(shi)合成太(tai)陽(yang)(yang)燃(ran)料(liao)(liao)的(de)重要策(ce)略(lve)，也(ye)是(shi)人(ren)類保護地球(qiu)家園、實(shi)現生態文明(ming)、可持續發(fa)展(zhan)的(de)理想途徑。在2020年(nian)中(zhong)國電(dian)機工(gong)程學(xue)會年(nian)會上(shang)，中(zhong)國科(ke)學(xue)院院士(shi)、中(zhong)國科(ke)學(xue)院大連化學(xue)物理研究(jiu)所(suo)研究(jiu)員(yuan)、潔凈能源國家實(shi)驗室（籌(chou)）主任李燦(can)接受《中(zhong)國電(dian)力報》記者專訪，對(dui)太(tai)陽(yang)(yang)燃(ran)料(liao)(liao)的(de)優(you)勢、戰略(lve)意義與發(fa)展(zhan)前景等方面作(zuo)出闡釋。

記(ji)者：與(yu)其(qi)他形式(shi)的可再生能源(yuan)利用相比(bi)，“液態太陽燃料”具有哪(na)些優勢(shi)？

李燦：太(tai)陽(yang)燃(ran)料合成是(shi)指利用太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)、風(feng)能(neng)(neng)、水(shui)(shui)(shui)能(neng)(neng)等可(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源分(fen)解水(shui)(shui)(shui)（光(guang)(guang)(guang)(guang)解水(shui)(shui)(shui)或電解水(shui)(shui)(shui)）制備綠(lv)氫、將二氧化碳加氫轉化制甲醇等液(ye)體燃(ran)料，把可(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源存儲(chu)(chu)在液(ye)體燃(ran)料中。簡言之就是(shi)利用太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)等可(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源、二氧化碳和水(shui)(shui)(shui)，生產清潔可(ke)再(zai)生的(de)(de)甲醇等液(ye)體燃(ran)料，我們也稱(cheng)其為“液(ye)體陽(yang)光(guang)(guang)(guang)(guang)”。這將是(shi)未(wei)來解決二氧化碳排放的(de)(de)根(gen)本途(tu)徑之一(yi)，也是(shi)將間歇(xie)分(fen)散的(de)(de)太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)等可(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源收(shou)集(ji)儲(chu)(chu)存的(de)(de)一(yi)種(zhong)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)技(ji)術，是(shi)“道法(fa)自然光(guang)(guang)(guang)(guang)合作用”，實現人工光(guang)(guang)(guang)(guang)合成綠(lv)色能(neng)(neng)源的(de)(de)一(yi)種(zhong)過(guo)程。

它的優勢首(shou)先是直接減排(pai)二(er)氧(yang)化碳。利用清潔(jie)能源和(he)可再(zai)生能源，很多(duo)是間(jian)接減排(pai)——比(bi)如光(guang)伏發電和(he)風電發電，如果(guo)發得(de)多(duo)，那(nei)么煤電就(jiu)可以(yi)少(shao)一(yi)點，因為(wei)(wei)燒煤少(shao)了，二(er)氧(yang)化碳排(pai)放也(ye)就(jiu)少(shao)一(yi)點。因為(wei)(wei)許多(duo)化工過(guo)程仍(reng)然會排(pai)放二(er)氧(yang)化碳。而太陽燃料的合成過(guo)程，是等(deng)二(er)氧(yang)化碳排(pai)放出來(lai)，把它捕(bu)捉回來(lai)再(zai)轉(zhuan)化成有用的化學品，等(deng)于直接減排(pai)二(er)氧(yang)化碳。

其次，由于(yu)太(tai)(tai)陽(yang)燃(ran)料是(shi)液態的，運(yun)輸和(he)儲(chu)(chu)(chu)存都非(fei)常(chang)方便，并且(qie)可(ke)以儲(chu)(chu)(chu)存很(hen)久。儲(chu)(chu)(chu)能的問(wen)題讓電(dian)力部門的同行很(hen)頭疼，因為(wei)電(dian)發出來就(jiu)得(de)用(yong)，但(dan)是(shi)將太(tai)(tai)陽(yang)能等(deng)可(ke)再(zai)生能源儲(chu)(chu)(chu)存為(wei)太(tai)(tai)陽(yang)燃(ran)料（甲醇燃(ran)料），既能長期(qi)儲(chu)(chu)(chu)存，隨時可(ke)以使(shi)用(yong)，又易于(yu)安全(quan)運(yun)輸，且(qie)是(shi)氫(qing)能載體(ti)，可(ke)作為(wei)燃(ran)料電(dian)池氫(qing)源，有(you)利(li)于(yu)解決(jue)氫(qing)能經濟中“制(zhi)、儲(chu)(chu)(chu)、運(yun)、加”的安全(quan)性問(wen)題。

記(ji)者(zhe)：“太陽(yang)燃料合成(cheng)”這一技術對(dui)緩解我國能源安全問題乃至全球(qiu)生態(tai)文明建設具有哪些重大戰略意義？

李燦：二(er)氧化(hua)(hua)碳排放現(xian)在是世(shi)界性的問(wen)題，所以低碳減排的技(ji)術具有(you)普適性。該技(ji)術的戰略(lve)意義主要表現(xian)在兩個方面：一是將電(dian)能(neng)轉(zhuan)化(hua)(hua)為可儲(chu)存運(yun)輸的化(hua)(hua)學(xue)能(neng)，提(ti)(ti)供了(le)(le)高壓輸電(dian)之外的太(tai)陽能(neng)利用新途徑(jing)，為解(jie)決可再生能(neng)源間歇性問(wen)題和(he)“棄光、棄風(feng)、棄水”問(wen)題提(ti)(ti)供了(le)(le)新的策略(lve)；二(er)是將二(er)氧化(hua)(hua)碳作為碳資源轉(zhuan)化(hua)(hua)利用，并解(jie)決氫能(neng)儲(chu)存和(he)運(yun)輸的安全難題，為進行低碳乃至(zhi)零碳、清潔的能(neng)源革命提(ti)(ti)供了(le)(le)創新的技(ji)術路線。

此外，這一技(ji)術將二(er)氧化(hua)碳(tan)作為(wei)碳(tan)資(zi)源，實現二(er)氧化(hua)碳(tan)的(de)(de)積極減排(pai)，生產的(de)(de)太陽燃料(liao)甲醇為(wei)綠色甲醇，不同于傳(chuan)統(tong)煤、天然(ran)氣所制得的(de)(de)甲醇，實現了零碳(tan)排(pai)放。綠色甲醇的(de)(de)生產是目前(qian)國際(ji)上興起(qi)的(de)(de)碳(tan)捕獲儲存（CCS）以及(ji)進而發展的(de)(de)碳(tan)捕獲及(ji)資(zi)源化(hua)利用（CCSU）的(de)(de)發展方(fang)向(xiang)，為(wei)我國完成習(xi)主(zhu)席提出的(de)(de)2060年前(qian)碳(tan)中和目標提供技(ji)術方(fang)向(xiang)。

記者(zhe)：據了(le)解，太陽燃料合成已經實(shi)現了(le)從(cong)實(shi)驗室研究成果走(zou)向工業化示范(fan)。作(zuo)為產學研成功(gong)合作(zuo)的(de)一個典(dian)范(fan)，它(ta)對(dui)行業有(you)哪些借鑒意義和(he)參(can)考價(jia)值？

李燦：我認為(wei)基礎研究分為(wei)幾種(zhong)。一種(zhong)是(shi)在(zai)科學上非常重要，但是(shi)離(li)應用(yong)非常遠，一旦(dan)突破(po)了以后(hou)，可能對(dui)幾十年以后(hou)產生深刻的(de)影響。還有一類研究（也可稱(cheng)應用(yong)基礎研究）就是(shi)問(wen)題導向很清楚，應用(yong)背景也很明確，聚焦這個問(wen)題，一旦(dan)有了進展或者(zhe)突破(po)以后(hou)，馬上就可以對(dui)接實(shi)際的(de)工業化應用(yong)過(guo)程(cheng)。

太陽燃料(liao)合(he)(he)成(cheng)的(de)(de)目標非常明確，就是要解決(jue)可(ke)再(zai)生能(neng)源轉化(hua)(hua)成(cheng)化(hua)(hua)學能(neng)過程中(zhong)的(de)(de)各種基礎科學問(wen)題。目前(qian)，全球首套千噸級規模太陽燃料(liao)合(he)(he)成(cheng)示范項目在蘭(lan)州新區(qu)綠色(se)化(hua)(hua)工園區(qu)試車成(cheng)功，意味著(zhu)邁出了將太陽能(neng)等可(ke)再(zai)生能(neng)源轉化(hua)(hua)為液體燃料(liao)工業化(hua)(hua)生產的(de)(de)第(di)一(yi)步。

這個項(xiang)目具(ju)有兩大(da)特點：一(yi)是利用(yong)光伏等(deng)可再生(sheng)能(neng)源發(fa)電(dian)后(hou)通(tong)過大(da)型水(shui)電(dian)解制(zhi)(zhi)氫設備制(zhi)(zhi)取(qu)氫氣。電(dian)解水(shui)制(zhi)(zhi)氫采用(yong)“新一(yi)代電(dian)催化(hua)(hua)(hua)(hua)技術”，使制(zhi)(zhi)氫電(dian)耗在(zai)傳統(tong)水(shui)平基礎(chu)上明顯下降。為(wei)(wei)大(da)規(gui)模(mo)推廣來自于可再生(sheng)能(neng)源的(de)“綠氫”起到了示范作用(yong)。二是采用(yong)創新研發(fa)的(de)氫氣與二氧化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)通(tong)過新型催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)一(yi)步(bu)法合成甲(jia)醇(chun)的(de)新技術。主要是發(fa)展了廉價(jia)、高選擇性、高穩定性二氧化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)加氫制(zhi)(zhi)甲(jia)醇(chun)催化(hua)(hua)(hua)(hua)技術，為(wei)(wei)今后(hou)規(gui)模(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)轉化(hua)(hua)(hua)(hua)利用(yong)二氧化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)，為(wei)(wei)用(yong)太陽(yang)燃料(liao)逐步(bu)取(qu)代傳統(tong)化(hua)(hua)(hua)(hua)石燃料(liao)趟出一(yi)條全新的(de)技術路線。