全球变暖是人类的行为造成地球气候变化的后果。“碳”就是石油、煤炭、木材等由碳元素构成的自然资源。“碳”耗用得多,导致地球暖化的元凶“二氧化碳”也制造得多。随着人类的活动,全球变暖也在改变(影响)着人们的生活方式,带来越来越多的问题。 近年来,随着碳中和,碳达峰,碳捕捉等控制二氧化碳排放的概念和举措大力推进,各种新能源也相应出场,目前也基本达成共识氢能是人类未来发展的方向,也是人类未来的能源依托。液态阳光作为太阳燃料,能有助于解决当下氢能的安全问题和可持续发展问题吗?
一、液态阳光的由来:
液态阳光”(Liquid Sunshine),即“清洁甲醇”和“绿色甲醇” ,是指生产过程中碳排放极低或为零时制得的甲醇。最早在2018年由中国科学院成立了以院长白春礼院士为组长,李静海院士、张涛院士、施春风教授以及若干企业家组成的“液态阳光”专题组,对甲醇燃料进行了专题研究。由于甲醇在 社会 上已经被“妖魔化”,甲醇有毒的认识已经根深蒂固。为了破除甲醇有毒的“魔咒”,中国科学院研究组给清洁甲醇和绿色甲醇冠以一个富有诗意的名字“液态阳光”。以国际权威杂志《焦耳》在2018年9月发表的白春礼、张涛、李静海、施春风联合署名文章为标志,国际学术界和同行很快接受了这个来自中国的靓丽名字:液态阳光(Liquid Sunshine)。
二、液态阳光和氢能源的结合基本原理:
1.利用太阳能等可再生能源通过 电催化分解水制氢技术 制取绿氢。电解水制氢工艺目前已经比较成熟,只待规划化解决成本问题了。
2. 采用双金属氧化物催化剂,实现二氧化碳高选择性、高稳定性加氢合成甲醇。
3. 甲醇与水蒸气在一定的温度、压力条件下通过催化剂, 在催化剂的作用下, 发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应,生成氢和二氧化碳, 这是一个多组份、 多反应的气固催化反应系统。综合方程式:CH3OH+H2O CO2+3H2 ,重整反应生成的H2和CO2, 再经过 变压吸附法 (PSA)将H2和CO2分离,同时去除中间态的CO,得到高纯氢气。
整个液态阳光和氢能源结合就是一个闭合循环,利用太阳能光伏发电、风电和水电(以及核电)等可再生能源为前提,需要电解水制氢、氢气加二氧化碳制取甲醇、甲醇加水裂解制氢三个环节的技术和工艺设备。在这个过程可实现制取绿氢、生产清洁的甲醇燃料、将甲醇作为氢气的储运载体、二氧化碳的中和和捕捉等,我们可以根据不同的应用场景和区域资源差异来做对应的应用。
三、液态阳光和氢能源结合的示范应用项目
讲到液态阳光和氢能源的结合不得不提一个人,他就是全国工商联新能源商会监事长、科学院院士、中科院大连化学物理研究所清洁能源国家研究所主任李灿。2020年 10月15日,由 李灿院士 带领团队研发的千吨级液态太阳燃料合成(又称“液态阳光”)示范项目,在甘肃兰州通过中国石油和化学工业联合会组织的 科技 成果鉴定。鉴定委员会专家一致认为:该项目集成创新了液态太阳燃料合成全流程工艺装置,具有完全自主知识产权,整体技术处于国际领先。
液态太阳燃料合成示范项目基于中科院大连化物所李灿院士团队开发的两项关键创新技术建设示范,包括高效、低成本、长寿命规模化 电催化分解水制氢技术 和廉价、高选择性、高稳定性 二氧化碳加氢制甲醇催化技术 。
您认为液态阳光和氢能的有机结合会是我们在氢能源路线上的重大突破吗,您怎么认为呢?