氫能之辯丨李燦院士：“液態(tài)陽(yáng)光”思路將有效解決氫存儲(chǔ)問(wèn)題
來(lái)源：中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)會(huì)氫能分會(huì) 2020-12-02
近日，由張家口市政府主辦的第三屆長(zhǎng)城·國(guó)際可再生能源論壇正式召開。論壇以“智領(lǐng)能源革命、探索共贏之路”為主題，來(lái)自政府部門、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)以及知名企業(yè)的代表聚焦能源基礎(chǔ)領(lǐng)域和前沿領(lǐng)域，圍繞推動(dòng)能源革命和加快綠色低碳發(fā)展的路徑展開討論。
其中，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員、中國(guó)科學(xué)院院士李燦指出，通過(guò)將太陽(yáng)能電力電解水制取的“綠氫”進(jìn)一步與二氧化碳反應(yīng)轉(zhuǎn)化為甲醇的“液態(tài)陽(yáng)光”思路，將有效解決氫的存儲(chǔ)問(wèn)題。
圖1 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員、中國(guó)科學(xué)院院士李燦
“今年新冠肺炎病毒肆虐全球，成為全世界最關(guān)注的話題，也讓人們認(rèn)識(shí)到人類的脆弱，事實(shí)上，它與影響人類可持續(xù)發(fā)展的另外一個(gè)問(wèn)題——?dú)夂蜃兓⑾⑾嚓P(guān)。”李燦表示，越來(lái)越多的證據(jù)表明，新冠病毒疫情的發(fā)生和流行，與生態(tài)環(huán)境的惡化有著密切的聯(lián)系，所以人類的可持續(xù)發(fā)展，將是一個(gè)是重大、長(zhǎng)期的課題，而發(fā)展太陽(yáng)能等可再生能源，是讓地球回歸生態(tài)平衡的必經(jīng)之路。
李燦指出，開發(fā)太陽(yáng)能等可再生能源，將足以支撐人類的發(fā)展，科學(xué)家研究顯示，地球表面一小時(shí)接收的太陽(yáng)能，就可以滿足全世界全年的能源消耗，而我國(guó)作為太陽(yáng)能資源非常豐富的國(guó)家，將西北戈壁灘不到70%的面積用來(lái)建設(shè)光伏電站，假定效率僅為10%，就可以支撐全國(guó)的能源消耗。他表示，近年來(lái)，我國(guó)光伏、光熱發(fā)電發(fā)展迅速，規(guī)模快速增長(zhǎng)，技術(shù)也不斷提升，未來(lái)將在保障能源安全方面發(fā)揮重要作用。
不過(guò)，作為可再生能源的太陽(yáng)能和風(fēng)能，其波動(dòng)性、間歇性，以及分布不均衡等問(wèn)題，始終是持續(xù)大規(guī)模發(fā)展的一大瓶頸。在李燦看來(lái)，通過(guò)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為氫能等“化學(xué)能”的儲(chǔ)能方式，是一條重要的路徑。“可再生能源要大規(guī)模發(fā)展，就需要‘化學(xué)能’。用儲(chǔ)能的技術(shù)把波動(dòng)的電能穩(wěn)定下來(lái)，對(duì)解決可再生能源的波動(dòng)性、間歇性意義重大。”他表示，“可再生能源發(fā)電的規(guī)律與制氫的規(guī)律吻合的非常好，用制氫技術(shù)可以很好的解決可再生能源的儲(chǔ)能以及棄光棄風(fēng)問(wèn)題。”
談及可再生能源制氫技術(shù)，李燦表示，電解水制氫已經(jīng)發(fā)展了很長(zhǎng)時(shí)間，未來(lái)有三個(gè)可能規(guī)模化應(yīng)用的方向——堿性水電解、高溫固體氧化物技術(shù)和固體聚合物水電解。他強(qiáng)調(diào)，電解水制氫需要大規(guī)模、低能耗、高穩(wěn)定性，目前，效率和規(guī)模化的問(wèn)題仍然有待解決。
可再生能源制取“綠氫”，將有效解決可再生能源的消納問(wèn)題，而對(duì)于“綠氫”的存儲(chǔ)，李燦提出了“液態(tài)陽(yáng)光”的思路，即用二氧化碳和氫反應(yīng)生產(chǎn)甲醇。他表示，“制氫很重要，可再生能源制氫有諸多優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也很明顯，如氫密度很小，不得不使用液氫或高壓的方式，造成能耗和安全性等問(wèn)題，所以，我們?cè)谥茪渲笠M(jìn)一步解決氫的儲(chǔ)存運(yùn)輸問(wèn)題。”
“二氧化碳和氫反應(yīng)生成甲醇，可以把氫的能量基本上完全轉(zhuǎn)移到甲醇中，不會(huì)造成熱力學(xué)上能量的損失，是一個(gè)非常好的儲(chǔ)能方式。同時(shí)，甲醇本身就是優(yōu)良的燃料，可以作為汽油來(lái)燃燒。”李燦介紹，甲醇的儲(chǔ)能效率高，輸出甲醇，是儲(chǔ)能的新思路，而且可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、長(zhǎng)期儲(chǔ)能，“我們用這種方式把太陽(yáng)能變成‘液態(tài)陽(yáng)光’，作為‘太陽(yáng)燃料’的甲醇，將解決氫燃料制、儲(chǔ)、運(yùn)安全等問(wèn)題。”
在李燦看來(lái)，“氫能和作為‘液態(tài)陽(yáng)光’的甲醇，將成為新的儲(chǔ)能形式，解決可再生資源間歇性的問(wèn)題，同時(shí)解決邊遠(yuǎn)地區(qū)難以上網(wǎng)的可再生能源棄風(fēng)、棄光、棄水的問(wèn)題，還將成為除特高壓輸電之外，另一種規(guī)模化輸送能源的途徑。”
