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科學視點

李燦院士:道法自然,液態陽光有望實現能源自立

作者:中國科學家年鑒來源:中國科學家年鑒

李燦 大連化物所供圖

“您的液態陽光儲能方法應用起來成本是不是偏高?”

這可能是中科院院士李燦聽到最多的問題,每一次他都會耐心地解釋。

“現在液態陽光的成本已經處在與其他能源日趨接近的交叉點上了。隨著相關技術的日趨成熟和可再生能源占比的提高,它的價格還會一路往下走,最終一定會贏?!?月6日兩會會議間歇,全國政協委員、中科院大連化物所研究員李燦在連線《中國科學報》時說,液態陽光最大的一個特點就是“道法自然”,不受制于外界資源因素。

更綠色經濟

“液態陽光”是什么呢?“從本質上說,就是用甲醇的形式實現太陽能的儲存、運輸和利用?!崩顮N解釋,實現液態陽光分為兩個步驟:由太陽能等清潔能源分解水制作“綠氫”;再由綠氫和二氧化碳反應,生成甲醇或其他燃料和化學品。

他表示,這一整套循環本質上是利用太陽光等可再生能源,將水和二氧化碳轉化為液體燃料,實現減碳的同時,還具有消納剩余新能源的作用。

李燦和團隊發展了高活性的固溶體催化劑,可以高效生成甲醇。目前已經在甘肅蘭州建成了全球首套千噸級液態陽光合成的規?;痉豆こ?,于2020年試車成功并完成成果鑒定,正在開展十萬噸級的液態陽光工業化。

在他看來,液態陽光可能蘊含著一場重大的能源革命,替代化石能源,最大程度減少碳排放,幫助人類實現可持續發展。

他給記者算了一筆賬:“一噸甲醇相當于消納6000多度電,一個規模在100萬噸甲醇級別的中型企業,就能消納60億度電,儲能潛力巨大?!?/p>

同時,與業界看重的氫能相比,液態陽光具有運輸安全、經濟等特點。李燦表示,氫的密度極低,需要特殊耐高壓材料儲存,即便是化學實驗室一個裝著幾克氫的高壓氣瓶也有幾十公斤重,非一人之力所能搬動。而運輸幾十噸、上萬噸的氫將帶來巨大的經濟成本,還存在安全風險。

“而甲醇的出氫量達到18.75%,即100公斤甲醇可以放出18.75公斤氫。這些氫用高壓容器壓縮后一輛卡車拉不了,但一噸甲醇用常規壓力的容器就可以拉走,經濟性好?!彼麑Ρ日f。

能源不受限制

液態陽光的應用面非常廣。當前如火如荼的新能源車就是應用目標之一。

李燦表示,當前市場上的新能源車主要有兩類:純電動車和氫能源車。前者所用的電并非純綠色,而是灰色的,因為國家電網中仍有接近60%的火電;而后者所依賴的氫也是來自煤化工領域,因其目前制氫成本低于電解水。

不過,他認為,長遠來看,第三條路——即綠色甲醇燃料車有著很大的發展前景?!熬G色甲醇就像汽油一樣可以用汽車的內燃機燃燒,但它排放的是水和氫,非常環保?!崩顮N表示,相關技術現在已經十分成熟。

在工信部發布的《“十四五”工業綠色發展規劃》中,甲醇汽車已被納入綠色產品,該規劃還提出要促進甲醇汽車等替代燃料汽車推廣。目前,甲醇燃料已在船舶航運行業開始研發推廣。早在2012年至2018年,工信部還牽頭組織了大規模的甲醇汽車試點運行項目,全面驗證了甲醇燃料和甲醇汽車應用的環保性、適用性和可靠性。比如浙江吉利集團在貴州省已經推廣了上萬輛甲醇汽車。

“從戰略資源角度來考慮,假如所有的汽油都用甲醇來代替,我國石油進口的問題就大大的緩解,國家能源安全就沒有那么大的風險?!崩顮N說,而如果采用甲醇作為燃料,新能源汽車發展也無懼鋰資源的制約。

那么,液態陽光的發展是否會受制于水資源壓力呢?對此,李燦表示,盡管綠氫要從水里產生,但制氫所用水量并不大,9噸水可產生1噸氫(一個非常大的量)。而且電解水也可以采用凈化過的礦井廢水。此外,李燦團隊還在策劃海水電解水的研究。

目前工業領域甲醇產能每年在9000萬噸,如果用液態陽光甲醇來代替,就可以減排1.2億噸以上的二氧化碳。李燦表示,盡管近幾年受到疫情影響,十萬、數十萬噸綠色甲醇制造已經起步?!皹酚^預測,2030年其減碳貢獻份額將進一步增大,最終它一定會贏?!彼f。

“硬科技”不能缺

作為國家戰略科技力量,中國科學院近日啟動“雙碳行動計劃”,提出“三步走”行動策略?!巴苿与p碳目標,大連化物所也責無旁貸,要發揮更大的科技支撐作用,我們在學科上正在強化和轉型?!崩顮N說。

據介紹,除了液態陽光,大連化物所打通儲能、發電技術鏈條,已經做出了一批“現成的”雙碳技術儲備,如氫能技術、燃料電池技術、新興太陽電池、儲能等。

他同時表示,實現雙碳目標,一個研究單位的力量仍然不夠,一定要把科學界的優勢力量都要組織起來,把每個中國人的努力調動起來,才能實現國家的戰略發展。

對于一些青年人所認為的“生化環材是四大‘天坑’”專業,不愿作為未來職業發展方向。李燦表示“可以理解”,但并不認同。

他表示,生化環材都是剛性技術,也是硬核技術。往往是付出很大,但回報較低。例如從事相關專業的理工科生往往本科要奠定扎實的專業基礎,才能繼續成為一名優秀的研究生、博士生。而這些領域讀研究生要做出巨大的努力,才可以做出原創性成果,很多博士生5年內不能完成博士學位,一些女博士生即將30歲才博士畢業,影響找對象。

他建議國家重視理工科領域的人才培養,傾斜支持相關領域的青年科技工作者。

“從國家和人類社會的發展看,這些硬核技術缺不得?!彼f,現在很多青年人都想要“少花力氣多掙錢”,從事商務、經濟、運營等服務領域,但這些領域就像長在大地上的草,如果沒了工業硬核技術的基礎支撐,就無法運行?!熬拖窬W購,即便你有手機能夠付款,但前提是你要有貨物?!彼麑Ρ日f。

李燦表示,從國家層面看,剛性、硬核技術是買不來的,必須要具有自主創新能力。從個人方面來講,科研人員總要為國家做一些實實在在、摸得著、看得見的貢獻,不能玩虛的?!懊鎸倚枨?,家庭層面還是要正確導向。否則,大家都去做輕松的事情,都想要享受多一點,社會財富從哪里來?”他說。


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