氫能作為實現(xiàn)“碳中和”戰(zhàn)略的重要組成部分，備受全球主要國家和地區(qū)的青睞。過去半年，全國各地氫能產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃建設(shè)，各省市氫能政策陸續(xù)出臺，布局氫能產(chǎn)業(yè)的公司越來越多。

“綠色氫能，就是利用可再生能源、太陽能、風(fēng)能、水能等從水分解制取的氫能，它將是未來解決二氧化碳排放的根本路徑。”中國科學(xué)院院士李燦日前在“2021長三角（張家港）國際氫能產(chǎn)業(yè)人才峰會”中對搜狐財經(jīng)《致知100人》表示。

李燦與搜狐財經(jīng)《致知100人》對話

李燦表示，未來氫能將在我國的能源結(jié)構(gòu)中扮演越來越重要的角色。我國要實現(xiàn)碳達峰、碳中和，一方面要提升可再生能源的比例，另一方面還要解決剛性二氧化碳的排放。通過“綠色氫能”和“液態(tài)陽光甲醇”可以實現(xiàn)規(guī)模化減碳，將提高可再生能源比例與減碳結(jié)合起來，完成雙碳的目標(biāo)。

近20年來，李燦一直致力于新能源和可再生能源研究。2001年，李燦便帶頭開始“人工光合成太陽燃料”的研究工作：利用太陽能等可再生能源生產(chǎn)“綠色”氫能、并將二氧化碳加氫轉(zhuǎn)化為甲醇等液體燃料，這也是液態(tài)太陽燃料（即液態(tài)陽光）合成的技術(shù)路線。

2020年1月，由李燦所在的中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所主導(dǎo)研發(fā)的“液態(tài)陽光”示范項目投料試車成功，生產(chǎn)出液體甲醇產(chǎn)品。這是全球范圍內(nèi)直接太陽燃料規(guī)模化合成的最早嘗試之一。

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”甲醇。李燦表示，生產(chǎn)“液態(tài)陽光”甲醇，可以回收二氧化碳，實現(xiàn)二氧化碳減排。此外，如以甲醇代替煤炭作為燃料，排放的PM2.5將減少80%以上，氮氧化物減少90%以上。

“如果能把部分可再生能源電力逐漸轉(zhuǎn)化為燃料，比如氫能和甲醇，代替汽油、柴油，就能緩解我們國家液體燃料短缺的問題，減少能源依賴進口，同時能實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標(biāo)。”

規(guī)模化發(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”，每噸甲醇可轉(zhuǎn)化1.375噸二氧化碳，目前我國每年的甲醇產(chǎn)能約為8000萬噸，若全部應(yīng)用“液態(tài)陽光”技術(shù)路線，則每年可轉(zhuǎn)化上億噸二氧化碳。同時，合成1噸甲醇可儲存6000多度電，電解水制氫每噸氫相當(dāng)于儲存3.3萬度電，這意味著該路線也可作為規(guī)模化化學(xué)儲能的技術(shù)手段。

“我們已經(jīng)在上海做了一個示范工程。目前在張家港正在做一個加氫站。我們準(zhǔn)備把加氫站用到冬奧會上去，這將會是一個新的技術(shù)。”李燦說。

“未來綠氫不光可以供給燃料電池，應(yīng)用前景非常廣。”李燦表示，通過“液態(tài)陽光甲醇”的途徑，可以把它作為直接燃料。另外甲醇還可以用于合成烯烴、芳烴、含氧化合物，我們國家對于這方面的需求量是巨大的。如果把這些方面都利用起來，“液態(tài)陽光甲醇”可以解決減排的二氧化碳可達幾十億噸級。

本期訪談嘉賓：中國科學(xué)院院士、物理化學(xué)家李燦

以下為對話精編：

搜狐財經(jīng)：我國提出要在2030年實現(xiàn)碳達峰，還有2060年前實現(xiàn)碳中和，如何看待氫能在實現(xiàn)碳達峰、碳中和中的重要性？

李燦：氫能，這里主要是指綠色氫能，將成為實現(xiàn)碳達峰、碳中和的路徑之一。

實現(xiàn)碳中和就要努力消除消納人類活動中排放出來的二氧化碳，碳中和不一定是零碳排放，使凈排放和凈消納的碳量相等就是碳中和。綠色氫能，就是從可再生能源、太陽能、風(fēng)能、水能中制取的氫能，它將是解決這些已經(jīng)排放的二氧化碳的最根本的路徑，目前看沒有其他更優(yōu)的路可走。

碳排放主要來源于煤電、以及其他化石燃料發(fā)電，還有交通領(lǐng)域使用的天然氣、汽油、柴油等，這是最大的碳排放來源。另一塊是來自煤化工、石油化工、煉油、冶金、合成氨、水泥、電石等行業(yè)剛性排放的二氧化碳。

自然吸收二氧化碳有植樹造林、海洋等方式，但這是有限的。提高非化石能源、可再生能源的比例是最根本的做法。另外，在目前以化石能源為主導(dǎo)的情況下，節(jié)能減排，降低GDP單位能源損耗，也能降低二氧化碳的排放。

按照計劃，2030年，我國的非化石能源占一次能源消費比重要達到25%左右，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機容量達到12億千瓦以上，就要使化石能源占比降到75%以下，其中煤發(fā)電降到40%以下。到2060年，這個量還要下降，煤發(fā)電只占到20%左右。所以要大幅度發(fā)展風(fēng)電、光伏發(fā)電，現(xiàn)在看發(fā)展勢頭非常好。

單靠降低煤電、火電的排放量還不夠，剛性二氧化碳的排放量也非常大，大概有40到50億噸。要解決這塊的排放量，就要加上CCUS（碳捕獲、利用與封存）技術(shù)。通過綠色氫能和液態(tài)陽光甲醇可以實現(xiàn)規(guī)模化減碳技術(shù)。這樣就可以將提高可再生能源比例與減碳結(jié)合起來，完成雙碳的目標(biāo)。

搜狐財經(jīng)：相比于其他形式的發(fā)電，氫能有哪些比較突出的優(yōu)勢？

李燦：現(xiàn)在社會的終端能源里面，用電不到30%。各行各業(yè)更多用的是天然氣、煤氣。開車還是開飛機、開輪船。還有很多其他能源的形式。其他的能源往往都與化石能源有關(guān)，基本都要排放二氧化碳，所以氫能可以解決這些行業(yè)排放二氧化碳方面的問題。

搜狐財經(jīng)：您多年來一直致力于太陽能轉(zhuǎn)化與利用的科學(xué)研究，目前我國在太陽燃料上的研究處于怎樣的階段？太陽能的應(yīng)用主要有哪些？

李燦：我們在技術(shù)這一塊已經(jīng)走在前面了。我國有可能成為國際上第一個規(guī)模化運用這種技術(shù)的國家，其他國家還沒有那么大規(guī)模的行動起來。

以太陽能為代表的可再生能源，比如風(fēng)電、光伏發(fā)電、生物質(zhì)、水電，都是來自于太陽能。太陽能是所有可再生能源的來源。太陽能的量非常豐富，太陽照到地球表面一小時的太陽能就可以滿足全球一年的能源需求。有這么好的資源稟賦，關(guān)鍵是要發(fā)展先進的技術(shù)把太陽能利用起來，達到碳中和碳達峰。

我們在光伏、風(fēng)電、水電的利用方面已經(jīng)規(guī)模化發(fā)展。商業(yè)化應(yīng)用也是國際上應(yīng)用最多、裝機量最多的國家。如果我國要在2030年的風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機容量達到12億千瓦以上。總體上看，我國電能供應(yīng)基本可以滿足需求。

能否把這一塊電力逐漸轉(zhuǎn)化成燃料，現(xiàn)在歐美洲國家也在研究。如果把光伏、風(fēng)電、水電變成燃料，比如氫能，就能緩解我國液體燃料短缺的問題，同時能實現(xiàn)碳達峰、碳中和。

這里面最關(guān)鍵的就是制氫的過程。把電力變成化學(xué)能，關(guān)鍵就是把水分解成氫氣和氧氣，這也是儲能的反應(yīng)。制作一噸的氫，相當(dāng)于儲存了3.3萬度電。太陽能可以集中儲存起來，實現(xiàn)低碳和無碳的燃料。現(xiàn)在從太陽能到發(fā)電，到電解水制氫，已經(jīng)到應(yīng)用階段了，這是大家目前非常重視的技術(shù)。

搜狐財經(jīng)：太陽能制氫，如何解決二氧化碳的排放問題？

李燦：利用太陽能等可再生能源制備綠氫、將二氧化碳加氫氣分子轉(zhuǎn)化為甲醇等液體燃料，相當(dāng)于把可再生能源存儲在液體燃料中。太陽能制氫的效率可以達到16%以上，這是世界上最高的效率。這個過程相當(dāng)于把太陽能儲存在氫里面，氫能可以儲存成液態(tài)甲醇。這種“清潔甲醇”也就是液態(tài)陽光，可以替代汽油，廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)。

“液態(tài)陽光”過程可以實現(xiàn)規(guī)模化減碳技術(shù)，合成每噸甲醇可以轉(zhuǎn)化1.375噸二氧化碳，中國現(xiàn)在甲醇產(chǎn)能是8000萬噸的甲醇，如果生產(chǎn)8000萬噸甲醇可以轉(zhuǎn)化上億噸的二氧化碳。

全球首套直接液態(tài)太陽燃料規(guī)模化合成于2020年1月在蘭州新區(qū)試車成功。2020年10月份，石化聯(lián)合會組織專家驗收鑒定，建議盡快推進10萬噸級以上工業(yè)化，今年正在部署。

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，實現(xiàn)綠色規(guī)模化生產(chǎn)，同時也可以解決可再生能源間歇性問題。如果我們把所有其他的光伏風(fēng)電、水電、棄風(fēng)棄光棄水的電很好的利用起來，就可以消耗GW級以上的電力。通過“液態(tài)陽光”合成甲醇代替汽油柴油燃料，則可以減排億噸級二氧化碳，可以有效緩解我國對外能源進口的依賴問題。

搜狐財經(jīng)：如何看待“液態(tài)陽光”和“綠氫”的應(yīng)用前景？

李燦：把綠氫用到氫燃料電池只是其中一個方面，綠氫是解決碳排放的主要技術(shù)。通過綠氫，我們可以進行氫冶金、水泥建材，另外綠氫還可以應(yīng)用在化學(xué)工業(yè)。這些行業(yè)之所以排放二氧化碳，因為它們用煤來制氫，然后進行石油化工。如果把制氫的過程用“綠氫”來替代，就沒有二氧化碳排放的問題。

所以未來，綠氫不光是供給燃料電池，它使用面非常大，氫能的前景非常廣闊。有些不可避免的剛性排放的二氧化碳，可以用綠氫來解決。

通過“液態(tài)陽光甲醇”的途徑，可以把它作為直接燃料，現(xiàn)在甲醇汽車已經(jīng)開始推廣了。另外甲醇還可以用在烯烴、芳烴、含氧化合物的合成，我們國家對于這方面的需求量是巨大的。如果把這些都利用起來，液態(tài)陽光甲醇可以解決減排的二氧化碳可達幾十億噸級。

目前我國二氧化碳排放量很高，排世界第一，必須采取行之有效措施來解決。用可再生能源實現(xiàn)二氧化碳資源化，即通過加氫合成甲醇等太陽燃料。這個過程中，需要的關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)學(xué)科是催化，光催化、電催化、生物催化。我所在的實驗室是我國第一個催化重點實驗室，過去三十年一直致力于催化研究。從過去的熱催化、石油化工催化，慢慢過渡到電催化、光催化，力爭根本上解決二氧化碳的問題。

搜狐財經(jīng)：如何降低太陽能制氫的成本？

李燦：一是要降低太陽能發(fā)電的成本，比如太陽能發(fā)電，太陽能光伏、太陽能風(fēng)電、太陽能水電技術(shù)不斷地進步，讓它越來越便宜。二是要降低把電變成氫能的成本，比如電解水、光解水。

這兩個成本降下來，太陽能到氫能的成本就徹底降下來。降下來后，氫能的成本甚至要低過現(xiàn)在火電、煤電或者是天然氣的成本。

搜狐財經(jīng)：如何看待液態(tài)陽光制氫、儲氫的安全性問題？

李燦：液態(tài)陽光甲醇，可以長期安全穩(wěn)定的儲存。將電能儲存成液態(tài)陽光甲醇可以解決電能不穩(wěn)定性間歇的問題。

液態(tài)陽光甲醇是理想的化學(xué)儲氫分子。這個放氫的量可以達到18.75%。一噸的甲醇可以放出187公斤的氫氣。這樣大家擔(dān)心制氫、儲存的安全性問題，可以通過“液態(tài)陽光甲醇”這個技術(shù)實現(xiàn)。

可再生能源制氫和太陽燃料，可以解決加氫站制、儲、運、加的成本和安全性問題，實現(xiàn)零碳甚至負碳過程。據(jù)我們估算，一公斤氫成本不到30塊錢，甲醇的使用非常便宜。這樣的加氫站，因為儲存的是甲醇，而不是氫氣，比較安全，可以建在社區(qū)里面。加氫站還可以和現(xiàn)在的汽油站放在一起。

我們已經(jīng)在上海做了一個示范工程。現(xiàn)在我們正在張家港做一個加氫站。我們準(zhǔn)備把加氫站用到冬奧會上去，這將會是一個新的技術(shù)。

搜狐財經(jīng)：我國的氫能產(chǎn)業(yè)也在進行區(qū)域的布局。如何解決氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面的問題？

李燦：基礎(chǔ)設(shè)施要加快建設(shè)，如果這個跟不上，也會成為限制氫能發(fā)展的限制因素。但是這也是相輔相成的，氫能的產(chǎn)業(yè)不斷地發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施跟著往前走，但要超前地去做加氫站，很多人不去做，做了又沒用，它后面的產(chǎn)業(yè)還沒跟上來。

所以它是一個隨著產(chǎn)業(yè)、隨著市場的需求，逐步往前推進的過程，現(xiàn)在已經(jīng)建了很多加氫站。這些加氫站現(xiàn)在建得不一定合理，但是經(jīng)過市場的運行以后，過一段時間它有一個優(yōu)化重新布局的過程。