千噸級液態(tài)太陽燃料合成示范裝置（中科院大連化學(xué)物理研究所供圖）

10月15日，由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所主導(dǎo)研發(fā)的“千噸級液態(tài)太陽燃料合成示范項目”（以下簡稱項目）在蘭州新區(qū)通過了中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定。

鑒定委員會專家一致認為：該項目集成創(chuàng)新了液態(tài)太陽燃料合成全流程工藝裝置，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，整體技術(shù)處于國際領(lǐng)先。

筑夢：“道法自然”造福人類

長期以來，人類以煤炭、石油等化石能源占主導(dǎo)的能源結(jié)構(gòu)排放出大量的二氧化碳，由此帶來的氣候變化和生態(tài)破壞問題又給人類帶來了嚴重的影響。

當下，二氧化碳減排已成為世界各國關(guān)注的熱點問題?？茖W(xué)家們也在二氧化碳捕集、封存，以及資源化利用方面作出了大量探索。

20年前，中科院院士、中科院大連化學(xué)物理研究所研究員李燦從大自然的“光合作用”中獲得啟發(fā)?！白匀唤绲闹参锬馨芽諝庵械乃投趸嫁D(zhuǎn)化成生物質(zhì)、每天吃的蔬菜等，那我們?nèi)祟惸懿荒軐W(xué)一學(xué)自然，也對它們進行‘轉(zhuǎn)化’呢？通過人工合成過程加速光合作用效率，把二氧化碳和水變成人類需要的燃料。”李燦說。

答案是肯定的。李燦告訴《中國科學(xué)報》，從科學(xué)認識自然光合作用的角度來看，二氧化碳加氫制甲醇暗合了光合作用中暗反應(yīng)的功效，是太陽能制液體燃料的重要途徑?！熬唧w而言，就是利用太陽能等可再生能源產(chǎn)生的電力電解水生產(chǎn)‘綠色’氫能、并將二氧化碳加氫轉(zhuǎn)化為‘綠色’甲醇等液體燃料，這也是液態(tài)太陽燃料合成的技術(shù)路線?！?/p>

把太陽能變成液體燃料，科學(xué)家們形象地稱其為“液態(tài)陽光”。

規(guī)?；l(fā)展“液態(tài)陽光”優(yōu)勢顯著，李燦算了一筆“生態(tài)經(jīng)濟賬”，每噸甲醇需轉(zhuǎn)化1.375噸二氧化碳，而我國每年的甲醇產(chǎn)能約為8000萬噸，若全部應(yīng)用“液態(tài)陽光”技術(shù)路線，則可轉(zhuǎn)化上億噸二氧化碳。同時，合成1噸甲醇可儲存8000多度電，這意味著該路線也可作為規(guī)?；瘜W(xué)儲能的技術(shù)手段。

“液態(tài)太陽燃料合成提供了一條減排二氧化碳，以及可再生能源到綠色液體燃料生產(chǎn)的全新途徑?！崩顮N總結(jié)。

圓夢：邁出重要一步

自2001年以來，李燦帶領(lǐng)團隊堅持不懈地致力于太陽能的綜合利用和水分解制氫的基礎(chǔ)研究，在太陽能光催化、電解水和二氧化碳轉(zhuǎn)化方面取得了重要進展。

經(jīng)過近20年攻堅克難，終于在2017年10月，李燦團隊取得了二氧化碳加氫制甲醇技術(shù)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。

當時的研究測試表明，在接近實際工業(yè)化條件下，二氧化碳單程轉(zhuǎn)化率超過10%時，甲醇選擇性仍保持在90%左右，是迄今二氧化碳加氫制甲醇綜合水平最高的結(jié)果, 該成果發(fā)表在國際高水平學(xué)術(shù)雜志《科學(xué)進展》上，引發(fā)了國內(nèi)外同行的高度關(guān)注。

很快，該成果便從實驗室邁向了工廠。2018年8月，在蘭州新區(qū)的支持下，發(fā)電裝機容量為10兆瓦光伏發(fā)電站的全球首套規(guī)?；柸剂虾铣墒痉堆b置正式落地蘭州新區(qū)。該項目裝置該項目由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱“大連化物所”）研發(fā)、蘭州新區(qū)石化產(chǎn)業(yè)投資集團有限公司建設(shè)和運營、華陸工程科技有限責任公司設(shè)計。

2020年1月，該項目試車成功，標志著太陽能等可再生能源轉(zhuǎn)化為液體燃料邁出了工業(yè)化生產(chǎn)的第一步。

液態(tài)太陽燃料合成包含三個重要環(huán)節(jié)：太陽能光伏發(fā)電、電解水制氫和二氧化碳加氫合成甲醇。李燦團隊在電解水制氫和二氧化碳加氫制甲醇兩項關(guān)鍵核心技術(shù)取得創(chuàng)新突破。

在電解水制氫方面，實現(xiàn)了高效、低成本、長壽命規(guī)?；姶呋纸馑茪浼夹g(shù)，經(jīng)測試驗證，該技術(shù)在單套工業(yè)電解槽上實現(xiàn)大于1000標方氫/小時規(guī)模化產(chǎn)氫，單位氫能耗降低至4.3度電/方氫以內(nèi)，是目前全球規(guī)?；瘔A性電解水制氫的最高效率。

在二氧化碳加氫制甲醇方面，實現(xiàn)了廉價、高選擇性、高穩(wěn)定性二氧化碳加氫制甲醇催化技術(shù)。團隊開發(fā)的固溶體雙金屬氧化物催化劑在工業(yè)化裝置上實現(xiàn)每年千噸級綠色甲醇合成，甲醇選擇性達到98%，甲醇在有機相中含量達到99.5%，催化劑抗中毒和抗燒結(jié)。

現(xiàn)場考核組組長、北京大學(xué)教授劉海超說，液態(tài)太陽燃料合成示范裝置實現(xiàn)了從太陽能、水和二氧化碳直接合成甲醇的綠色規(guī)模化生產(chǎn)，同時也為解決可再生能源間歇性問題和“棄光、棄風(fēng)、棄水”問題提供了新的策略。

逐夢：發(fā)展“液態(tài)陽光”經(jīng)濟

實驗室成果的迅速落地轉(zhuǎn)化，離不開“政產(chǎn)學(xué)研”的緊密合作與彼此欣賞。蘭州新區(qū)管委會主任李東新表示，這是在西部地區(qū)先行先試的國內(nèi)首個規(guī)模化液態(tài)太陽燃料合成示范工程，將助推蘭州新區(qū)實現(xiàn)更高質(zhì)量、更高水平發(fā)展。

“人類最終利用的綠色能源是太陽能，液態(tài)太陽燃料合成是我們在太陽能利用上邁出了重要一步?！?font>中科院院士、華東師范大學(xué)教授何鳴元給予了高度評價。

隨著可再生能源發(fā)電成本和電解水制氫成本的進一步降低，綠色氫能和太陽燃料生產(chǎn)成本將大幅降低，通過規(guī)?；趸疾东@及資源化利用，促進可再生能源更大規(guī)模的發(fā)展，將有望從根本上改善我國生態(tài)環(huán)境，助力解決全球碳排放及氣候變化問題。

“事業(yè)未竟，下一步還要不斷改進技術(shù)工藝。”李燦還有更大的夢想——實現(xiàn)更大規(guī)模的‘液態(tài)陽光’工程，推動‘液態(tài)陽光經(jīng)濟’的發(fā)展。



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