“‘液態陽光’產業化項目的技術路徑已經走通了，現在，在不考慮碳稅的前提下，其直接成本比不上煤制甲醇，但‘液態陽光’有規模效應，一旦達到10萬噸級及以上的規模，其單產成本會進一步下降，特別是隨著光伏風電價格的下降，其價格也會大幅下降。”近日，中國科學院院士李燦在接受《中國科學報》專訪時表示，“液態陽光”產業化腳步漸近，“今年啟動、明年建設，后年即可規模化生產”。

“液態陽光”產業化的技術難題已掃清

把太陽能轉化為可穩定存儲、易于運輸的液體燃料，被科學家形象地稱為“液態陽光”。當前，二氧化碳減排已成為世界各國關注的熱點，科學家在碳捕捉、碳封存及其資源化利用方面做了大量探索，“液態陽光”計劃是其中最讓人興奮的。

李燦向《中國科學報》介紹，“液態陽光”主要包括3個重要環節——風/光發電、電解水制氫、二氧化碳加氫合成甲醇。與此同時，“液態陽光”技術的產業化落地面臨三大技術難題：風/光電等清潔能源產出不穩定；規模化電解水制氫成本高、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條件，還需要高活性、高選擇性的催化劑。

“要解決上述問題，首先需要發展抗波動的電解槽體系，以容忍風力、光伏發電的波動和不穩定性。”為此，李燦帶領研究團隊早在2019年便在國內率先開發了千方級、抗波動高性能電解槽技術。

他告訴《中國科學報》，在這一穩態體系下，電解槽可以提高效率——接近4度電產出1立方氫。同時，穩態體系也有助于提高系統的安全系數，避免氫氣和氧氣混合引發爆炸。

在二氧化碳加氫制甲醇這一環節，李燦團隊于2017年取得了技術突破，開發了一種二元金屬氧化物（ZnO-ZrO2）固溶體催化劑，實現了二氧化碳高選擇性、高穩定性加氫合成甲醇。

“液態陽光”規模化驗證結果超預期

“一些技術在實驗室效果好，不代表在規模化生產中表現好，這就需要中試。”李燦說，讓他沒想到的是，中試效果竟然比在實驗室的效果還好。

2018年8月，在甘肅省蘭州新區的支持下，由中國科學院大連化學物理研究所研發、蘭州新區石化產業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“液態陽光合成的規模化示范工程”宣告落地啟動，于2020年試車成功并完成成果鑒定。

“實驗室中，催化劑對甲醇的選擇性保持在90%左右，但在規模化示范工程中其選擇性在95%以上。此外，二氧化碳的轉化率也非常高，因為我們在萃取甲醇之后，會將二氧化碳循環注入系統，使幾乎所有的二氧化碳都能轉化成甲醇。”李燦對《中國科學報》表示，他們邁出了太陽能等可再生能源轉化為液體燃料工業化生產的第一步。
李燦透露，目前，全球首個10萬噸級“液態陽光”燃料合成項目正在內蒙古鄂爾多斯建設，預計最快可在2025年建成。

“到了10萬噸級這個規模，‘液態陽光’項目的經濟性和效益就開始占優了。”李燦算了一筆賬，傳統煤制甲醇的價格大概在2500元/噸~3000元/噸，而隨著規模的擴大和風/光電價的進一步走低（降到0.2元以下），“液態陽光”制甲醇的成本很快就能跟煤制甲醇持平，這還是在沒有考慮“碳稅”收益問題的前提下。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“液態陽光”，傳統的煤制甲醇每生產1噸甲醇差不多要排放3噸~4噸二氧化碳，將來，傳統煤制甲醇不得不考慮碳稅帶來的成本上升問題。

李燦指出，相比之下，“液態陽光”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，就可消納約14萬噸二氧化碳。一邊是消納，一邊是排放，“液態陽光”的生態效益由此彰顯。

“我們的實踐證明，‘液態陽光’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、更環保，而且還有經濟效益。”李燦說，“液態陽光”計劃孕育著一場重大的能源革命，而隨著其經濟效益的凸顯和產業化腳步的加快，這場能源革命已經在可期待的視野之中。












作者：趙廣立 來源： 中國科學報 責任編輯：jianping