
【中國科學院】李燦院士:“液態(tài)陽光”產業(yè)化腳步漸近
| 來源:中國科學報【字號:大 中 小】
“‘液態(tài)陽光’產業(yè)化項目的技術路徑已經(jīng)走通了,現(xiàn)在,不考慮碳稅前提下,主要是直接成本比不上煤制甲醇。但‘液態(tài)陽光’有規(guī)模效應,一旦來到10萬噸級及以上規(guī)模,它的單產成本會進一步下降,特別是隨光伏風電價格下降,其價格會大幅下降?!?/span>
4月28日,中國科學院院士、大連市人民政府參事、中國科學院大連化學物理研究所太陽能研究部部長李燦在接受《中國科學報》獨家專訪時表示,“液態(tài)陽光”產業(yè)化腳步漸近,“今年啟動、明年建設,后年即可規(guī)?;a”。

李燦院士在中關村論壇上。主辦方供圖
? ?“液態(tài)陽光”產業(yè)化的技術難題已掃清
把太陽能轉化為可穩(wěn)定存儲、易于運輸?shù)囊后w燃料,被科學家們形象地稱為“液態(tài)陽光”。當前,二氧化碳減排已成為世界各國關注的熱點問題,科學家們在碳捕捉、碳封存以及資源化利用方面作了大量探索,“液態(tài)陽光”計劃是其中最讓人興奮的一個。
李燦向《中國科學報》介紹說,“液態(tài)陽光”主要包括三個重要環(huán)節(jié):風/光發(fā)電、電解水制氫、二氧化碳加氫合成甲醇。其中,通過風力、光伏等清潔能源發(fā)電用于電解制得的氫氣又稱為“綠氫”。?
與此同時,“液態(tài)陽光”技術的產業(yè)化落地也面臨著三大技術難題:風/光電等清潔能源的產出不穩(wěn)定,規(guī)?;娊馑茪涑杀?;此外,相比工業(yè)上常用的一氧化碳制甲醇,利用惰性、溫室氣體二氧化碳制甲醇不僅需要高溫高壓的反應條件,還需要高活性高選擇性的催化劑。?
“首先需要發(fā)展抗波動的電解槽體系,能夠容忍風力、光伏發(fā)電的波動和不穩(wěn)定性”為此,李燦帶領的研究團隊早在2019年在國內率先開發(fā)了千方級、抗波動高性能電解槽技術。?
他告訴《中國科學報》,在這一穩(wěn)態(tài)體系下,電解槽可以提高效率至接近4度電產出1立方氫。同時,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),李燦團隊早于2017年就取得了技術突破,開發(fā)了一種二元金屬氧化物(ZnO-ZrO2)固溶體催化劑,實現(xiàn)了二氧化碳高選擇性、高穩(wěn)定性加氫合成甲醇。該成果于2017年10月發(fā)表于《科學進展》上。?
? ?“液態(tài)陽光”規(guī)模化驗證結果超預期
“一些技術在實驗室效果好,但不代表在規(guī)?;a中也表現(xiàn)很好,這就需要中試。”李燦告訴記者,讓他沒想到的是,中試效果竟然比在實驗室的結果還要好。
2018年8月,在甘肅省蘭州新區(qū)的支持下,由中國科學院大連化學物理研究所研發(fā)、蘭州新區(qū)石化產業(yè)投資集團有限公司建設和運營、華陸工程科技有限責任公司設計的全球首套千噸級“液態(tài)陽光合成的規(guī)?;痉豆こ獭毙媛涞貑?,并于2020年試車成功并完成成果鑒定。?
“實驗室的結果,催化劑對甲醇的選擇性保持在90%左右,但在規(guī)?;痉豆こ讨衅溥x擇性在95%以上;二氧化碳的轉化率也非常高,因為我們在萃取了甲醇之后,會將二氧化碳循環(huán)注入系統(tǒng),結果是幾乎所有的二氧化碳都能轉化成甲醇?!崩顮N對《中國科學報》表示,這一成功示范,邁出了太陽能等可再生能源轉化為液體燃料工業(yè)化生產的第一步。
他透露,目前,全球首個10萬噸級“液態(tài)陽光”燃料合成項目正在內蒙古鄂爾多斯建設中,預計最快可在2025年實現(xiàn)項目建成。
“到了10萬噸級這個規(guī)模,‘液態(tài)陽光’項目的經(jīng)濟性和效益就開始占優(yōu)了?!崩顮N向《中國科學報》算了一筆賬:傳統(tǒng)煤制甲醇的價格大概在2500~3000元/噸,而隨著規(guī)模的上升和風/光電價的進一步走低(降到0.2元以下),“液態(tài)陽光”制甲醇的成本很快就能跟煤制甲醇持平,而且還沒有考慮“碳稅”收益問題。
李燦說,未來若收緊溫室氣體排放管控,各國可能會對碳排放收取費用,這就是“碳稅”。相比“液態(tài)陽光”,傳統(tǒng)的煤制甲醇每生產1噸甲醇差不多要排放3~4噸二氧化碳,將來,傳統(tǒng)煤制甲醇不得不考慮碳稅帶來的成本上升問題。
相比之下,“液態(tài)陽光”每生產1噸甲醇,可轉化約1.4噸二氧化碳;生產10萬噸甲醇,就可消解納約14萬噸二氧化碳。一邊是消納,一邊是排放,“液態(tài)陽光”的生態(tài)效益由此彰顯。
“我們的實踐證明,‘液態(tài)陽光’是一個切實可行的減碳方案,它不僅比‘碳捕捉—深埋’方案更安全、更環(huán)保,而且還有經(jīng)濟效益。”李燦說,“液態(tài)陽光”計劃孕育著一場重大的能源革命,而隨著其經(jīng)濟效益的凸顯和產業(yè)化腳步的加快,這場能源革命已經(jīng)在可期待的視野之中了。