“最大程度上利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源是實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的根本出路。實現(xiàn)這一途徑需要突破科學(xué)難題，發(fā)展新技術(shù)。”近日，在由Cell Press、中科院大連化學(xué)物理研究所聯(lián)合主辦的第二屆“Cell Press物質(zhì)科學(xué)周”上，中科院院士、中科院大連化學(xué)物理研究所太陽能研究部主任李燦說。

當(dāng)前，太陽能等可再生能源發(fā)電已經(jīng)取得重大進(jìn)展。截至2020年底，可再生能源發(fā)電裝機達(dá)到9.34億千瓦，同比增長約17.5%。盡管如此，依然有許多行業(yè)剛性排放二氧化碳，比如煤基火電、化石燃料、交通領(lǐng)域、煤化工、冶金、水泥等行業(yè)。

李燦認(rèn)為，如何解決這部分二氧化碳，是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的“硬骨頭”。他提出，除了依靠植物自然光合作用、海洋吸收、節(jié)能減排等傳統(tǒng)減碳途徑，還應(yīng)該發(fā)展新技術(shù)，特別是發(fā)展碳捕獲及利用(CCU)技術(shù)。利用可再生能源分解水制綠氫，進(jìn)而轉(zhuǎn)化二氧化碳制液態(tài)陽光甲醇，實現(xiàn)二氧化碳規(guī)模化轉(zhuǎn)化利用，完成碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。

談及CCU技術(shù)優(yōu)勢，李燦表示，可再生能源規(guī)模化電解水制氫有望實現(xiàn)規(guī)模化、低能耗、高穩(wěn)定性三者統(tǒng)一。一般來說，電解水催化劑能效提升10%~20%，可使制氫成本降低30%~50%;發(fā)展耐強酸、強堿的材料，能夠使裝置的使用壽命達(dá)到5年以上，大大降低電解槽更新?lián)Q代成本;同時，電解水制氫裝置與下游規(guī)模化應(yīng)用市場匹配后，減少工業(yè)用地，制氫成本將進(jìn)一步下降。

實現(xiàn)這一路徑，需要攻克能源轉(zhuǎn)換相關(guān)的光催化、電催化甚至生物催化等一系列難題。可以說，將太陽能等可再生能源轉(zhuǎn)化為可儲存、可運輸?shù)娜剂希徽J(rèn)為是“圣杯”式難題。

李燦介紹，目前，國際上大部分光催化分解水制氫 研究停留在篩選催化劑階段，光生電荷動力學(xué)和光催化微觀機制的研究相對薄弱，解決這一重大科學(xué)問題仍有很長一段路要走。