氫能之辯丨李燦院士：“液態陽光”思路將有效解決氫存儲問題
來源：中國產業發展促進會氫能分會 2020-12-02
近日，由張家口市政府主辦的第三屆長城·國際可再生能源論壇正式召開。論壇以“智領能源革命、探索共贏之路”為主題，來自政府部門、學術機構以及知名企業的代表聚焦能源基礎領域和前沿領域，圍繞推動能源革命和加快綠色低碳發展的路徑展開討論。
其中，中國科學院大連化學物理研究所研究員、中國科學院院士李燦指出，通過將太陽能電力電解水制取的“綠氫”進一步與二氧化碳反應轉化為甲醇的“液態陽光”思路，將有效解決氫的存儲問題。
圖1 中國科學院大連化學物理研究所研究員、中國科學院院士李燦
“今年新冠肺炎病毒肆虐全球，成為全世界最關注的話題，也讓人們認識到人類的脆弱，事實上，它與影響人類可持續發展的另外一個問題——氣候變化息息相關。”李燦表示，越來越多的證據表明，新冠病毒疫情的發生和流行，與生態環境的惡化有著密切的聯系，所以人類的可持續發展，將是一個是重大、長期的課題，而發展太陽能等可再生能源，是讓地球回歸生態平衡的必經之路。
李燦指出，開發太陽能等可再生能源，將足以支撐人類的發展，科學家研究顯示，地球表面一小時接收的太陽能，就可以滿足全世界全年的能源消耗，而我國作為太陽能資源非常豐富的國家，將西北戈壁灘不到70%的面積用來建設光伏電站，假定效率僅為10%，就可以支撐全國的能源消耗。他表示，近年來，我國光伏、光熱發電發展迅速，規模快速增長，技術也不斷提升，未來將在保障能源安全方面發揮重要作用。
不過，作為可再生能源的太陽能和風能，其波動性、間歇性，以及分布不均衡等問題，始終是持續大規模發展的一大瓶頸。在李燦看來，通過將太陽能轉化為氫能等“化學能”的儲能方式，是一條重要的路徑。“可再生能源要大規模發展，就需要‘化學能’。用儲能的技術把波動的電能穩定下來，對解決可再生能源的波動性、間歇性意義重大。”他表示，“可再生能源發電的規律與制氫的規律吻合的非常好，用制氫技術可以很好的解決可再生能源的儲能以及棄光棄風問題。”
談及可再生能源制氫技術，李燦表示，電解水制氫已經發展了很長時間，未來有三個可能規模化應用的方向——堿性水電解、高溫固體氧化物技術和固體聚合物水電解。他強調，電解水制氫需要大規模、低能耗、高穩定性，目前，效率和規模化的問題仍然有待解決。
可再生能源制取“綠氫”，將有效解決可再生能源的消納問題，而對于“綠氫”的存儲，李燦提出了“液態陽光”的思路，即用二氧化碳和氫反應生產甲醇。他表示，“制氫很重要，可再生能源制氫有諸多優點，但缺點也很明顯，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題，所以，我們在制氫之后要進一步解決氫的儲存運輸問題。”
“二氧化碳和氫反應生成甲醇，可以把氫的能量基本上完全轉移到甲醇中，不會造成熱力學上能量的損失，是一個非常好的儲能方式。同時，甲醇本身就是優良的燃料，可以作為汽油來燃燒。”李燦介紹，甲醇的儲能效率高，輸出甲醇，是儲能的新思路，而且可以實現大規模、長期儲能，“我們用這種方式把太陽能變成‘液態陽光’，作為‘太陽燃料’的甲醇，將解決氫燃料制、儲、運安全等問題。”
在李燦看來，“氫能和作為‘液態陽光’的甲醇，將成為新的儲能形式，解決可再生資源間歇性的問題，同時解決邊遠地區難以上網的可再生能源棄風、棄光、棄水的問題，還將成為除特高壓輸電之外，另一種規模化輸送能源的途徑。”
