“最大程度上利用太陽能、風能等可再生能源是實現碳達峰、碳中和目標的根本出路。實現這一途徑需要突破科學難題，發展新技術。”近日，在由Cell Press、中科院大連化學物理研究所聯合主辦的第二屆“Cell Press物質科學周”上，中科院院士、中科院大連化學物理研究所太陽能研究部主任李燦說。
當前，太陽能等可再生能源發電已經取得重大進展。截至2020年底，可再生能源發電裝機達到9.34億千瓦，同比增長約17.5%。盡管如此，依然有許多行業剛性排放二氧化碳，比如煤基火電、化石燃料、交通領域、煤化工、冶金、水泥等行業。
李燦認為，如何解決這部分二氧化碳，是實現“雙碳”目標的“硬骨頭”。他提出，除了依靠植物自然光合作用、海洋吸收、節能減排等傳統減碳途徑，還應該發展新技術，特別是發展碳捕獲及利用(CCU)技術。利用可再生能源分解水制綠氫，進而轉化二氧化碳制液態陽光甲醇，實現二氧化碳規模化轉化利用，完成碳達峰、碳中和目標。
談及CCU技術優勢，李燦表示，可再生能源規模化電解水制氫有望實現規模化、低能耗、高穩定性三者統一。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%;發展耐強酸、強堿的材料，能夠使裝置的使用壽命達到5年以上，大大降低電解槽更新換代成本;同時，電解水制氫裝置與下游規模化應用市場匹配后，減少工業用地，制氫成本將進一步下降。
實現這一路徑，需要攻克能源轉換相關的光催化、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化為可儲存、可運輸的燃料，被認為是“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，光生電荷動力學和光催化微觀機制的研究相對薄弱，解決這一重大科學問題仍有很長一段路要走。(記者 卜葉)
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