中國儲能網(wǎng)訊：近日，以“新能源與供給側(cè)改革”為主題的第十一屆中國新能源國際高峰論壇在北京國家會議中心隆重召開。全國工商聯(lián)新能源商會專家委員會主任委員、中國科學(xué)院院士、中科院大連化學(xué)物理研究所潔凈能源國家實驗室主任李燦出席開幕式，并發(fā)表“太陽能燃料——一種新舊能源的融合之道”主題演講。
以下為李燦院士演講文字實錄：
當(dāng)前，全球能源利用結(jié)構(gòu)還是以化石燃料為主，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，燃料需求增長迅速，排放了大量的二氧化碳。要解決這個問題就要發(fā)展新能源、清潔能源，新能源替代舊能源是必然趨勢，但不是一朝一夕可以解決的問題，那么如何用當(dāng)下的新能源來解決舊能源的問題呢？
傳統(tǒng)化石能源最大的問題就是會排放二氧化碳。燃料能源主要是由分子在循環(huán)，水、二氧化碳和氫?；Y源燃燒時不得不排放二氧化碳，那么如何來解決這個問題？能不能從循環(huán)里面找到出路？我國二氧化碳減排壓力很大，二氧化碳不僅是溫室氣體，同時也是碳資源，是可持續(xù)應(yīng)用的。水是大量存在的，氫可以從水里來。如果把可再生能源與水結(jié)合起來產(chǎn)氫，是不是能解決二氧化碳的問題呢？答案是肯定的。
氫在現(xiàn)代工業(yè)化學(xué)領(lǐng)域里是非常重要的基礎(chǔ)燃料，各種化學(xué)品的合成都要靠氫。氫的產(chǎn)生會極大地影響現(xiàn)代化工業(yè)，甚至能源工業(yè)的發(fā)展。90%氫的產(chǎn)生來自于化石能源，這些年逐漸上升，而靠化石資源產(chǎn)氫就必須釋放出大量的二氧化碳。然而，氫作為能源分子還沒有形成規(guī)模化市場，這給工業(yè)界、企業(yè)界留下一個很大的商機。
太陽能是可再生的、取之不盡、用之不竭的，將成為產(chǎn)氫的重要源泉。水、二氧化碳，經(jīng)過太陽能能源的注入，可轉(zhuǎn)化成各種各樣的生物質(zhì)分子，包括氫。那么，人類能不能效仿自然，通過太陽能制氫燃料。最簡單的兩個反應(yīng)，水直接分解成氫和氧氣，生成各種有用的化學(xué)品，這是一個非常理想的過程。如果能實現(xiàn)這個過程，人類的生產(chǎn)又是另一套思路，最主要的是開發(fā)催化劑，電催化劑、太陽能催化劑和光催化劑。可再生能源主要是光催化制氫、光電催化制氫和電催化制氫，將可再生能源引入到可再生燃料的生產(chǎn)里面去，這就是我們所追求的無碳乃至低碳的發(fā)展趨勢，也是解決生態(tài)環(huán)境問題最主要途徑。
說到可再生能源制氫，我國光伏發(fā)電、風(fēng)電的發(fā)展非?？?，但同時也遇到了一些問題，比如棄風(fēng)棄光、不能很好地并網(wǎng)等。據(jù)不完全統(tǒng)計，2014年我國“棄水、棄風(fēng)、棄光”損失電量超過300億千瓦時，2016年全國“棄水、棄風(fēng)、棄光”電量共計近1100億千瓦時。三峽總裝機量1820億千瓦時，實際正常發(fā)電847億千瓦時。也就是說，現(xiàn)在“棄水、棄風(fēng)、棄光”電量已經(jīng)超過了三峽大壩的發(fā)電量，這個量是非常可觀的，能不能把這個量利用起來制氫？答案是肯定的。
化學(xué)工業(yè)需要氫，能源工業(yè)也需要氫，為什么？氫是載能的分子，制氫的過程是不排放任何污染物的過程。在杭州舉行的G20峰會上，很多國家提出逐漸減少使用化石燃料汽車，倡導(dǎo)用電動車，很重要的一類車是氫氧燃料的電池車。那么氫從哪兒來？從太陽能里來。氫可以直接解決二氧化碳的問題，如果能夠得到可再生能源制造的氫，就可以用于二氧化碳的轉(zhuǎn)化過程。把二氧化碳看作一個資源的分子，就有了商機，有了積極的意義。氫與二氧化碳反應(yīng)生成各種各樣的化學(xué)品、燃料分子，燃燒又放出二氧化碳，不斷地有氫供給，就可以循環(huán)利用起來，達(dá)到真正意義上的人類生態(tài)文明最高境界。這個過程之所以能夠循環(huán)起來，是因為有大規(guī)模的可再生能源制氫，太陽能制氫就有可能解決這個問題。
最具有代表性的二氧化碳轉(zhuǎn)化就是二氧化碳制甲醇。如果用可再生能源光電催化、電催化制氫，氫可以直接作為燃料來利用，直接轉(zhuǎn)化成甲醇。甲醇是非常重要的平臺分子，可以用在燃料生產(chǎn)能源中，還可作為重要的化工原料來生產(chǎn)高附加值的化學(xué)品。
甲醇的產(chǎn)能逐年上升，量非常巨大，每年的消耗以5%～10%的速率上升。另外，甲醇還是載能的分子、儲存的分子。把氫儲存到分子里面，應(yīng)用的時候與水反應(yīng)把氫放出來，載能的量可以達(dá)到12%。能不能把甲醇用二氧化碳和氫合成出來呢？這很有挑戰(zhàn)，但是已經(jīng)有了很大進(jìn)展。前幾年冰島做了第一個工業(yè)化示范，已經(jīng)取得成功，其原理是用低熱能來發(fā)電，電解水制氫，氫與二氧化碳反應(yīng)，再生成甲醇。不過，這個催化劑的效果還不是最理想的，目前日本三菱重工、中國、德國、韓國、美國都在做這樣的工作，研究怎么把這個過程打通。
二氧化碳加氫制甲醇這種完全不同于國外的新技術(shù)，性能非常好，非常穩(wěn)定、高效且選擇性高，達(dá)到88%～90%，完全具備工業(yè)化的能力。與冰島的工業(yè)化催化劑相比，性能非常優(yōu)越，冰島的催化劑只是到80%的選擇性，我們可以到百分之百。
二氧化碳加氫除可以制甲醇之外還可以制燃油、汽油，有非常好的市場和經(jīng)濟(jì)效益。過去大家講怎么把二氧化碳儲存起來，中國和美國是不一樣的，大概處理1噸二氧化碳至少花到50美金，并且目前這個技術(shù)還不成熟，不僅要把二氧化碳儲存起來，很多企業(yè)還更愿意把二氧化碳轉(zhuǎn)化成高附加值的化學(xué)品。而現(xiàn)在棄風(fēng)棄光這部分電，以及光催化制氫的電、光電催化制氫的電都非常便宜，可以實現(xiàn)零碳排放的過程。
總結(jié)一下，我們提出的可再生能源分解水制氫，包括光催化、光電催化、電催化，這些技術(shù)已趨于成熟。利用棄水、棄風(fēng)、棄光電解水制氫，可以解決可再生能源間隙不穩(wěn)定的問題，多的時候可以制氫，把氫儲存起來，起到調(diào)峰調(diào)谷的作用，同時可以為可再生能源發(fā)電開拓新的應(yīng)用市場。目前，燃料電池非常重要，如果用可再生能源來制氫，就可以從根本上解決燃料電池的清潔能源問題，也可使燃料電池技術(shù)成為真正意義上的清潔能源技術(shù)?？稍偕茉粗茪涑勺鳛槟茉赐猓€可作為化學(xué)品來考慮，特別是解決二氧化碳優(yōu)化利用的問題。
