氢能之辩丨李灿院士：“液态阳光”思路将有效解决氢存储问题

近日，由张家口市政府主办的第三届长城·国际可再生能源论坛正式召开。论坛以“智领能源革命、探索共赢之路”为主题，来自政府部门、学术机构以及知名企业的代表聚焦能源基础领域和前沿领域，围绕推动能源革命和加快绿色低碳发展的路径展开讨论。

其中，中国科学院大连化学物理研究所研究员、中国科学院院士李灿指出，通过将太阳能电力电解水制取的“绿氢”进一步与二氧化碳反应转化为甲醇的“液态阳光”思路，将有效解决氢的存储问题。

图1 中国科学院大连化学物理研究所研究员、中国科学院院士李灿

“今年新冠肺炎病毒肆虐全球，成为全世界最关注的话题，也让人们认识到人类的脆弱，事实上，它与影响人类可持续发展的另外一个问题——气候变化息息相关。”李灿表示，越来越多的证据表明，新冠病毒疫情的发生和流行，与生态环境的恶化有着密切的联系，所以人类的可持续发展，将是一个是重大、长期的课题，而发展太阳能等可再生能源，是让地球回归生态平衡的必经之路。

李灿指出，开发太阳能等可再生能源，将足以支撑人类的发展，科学家研究显示，地球表面一小时接收的太阳能，就可以满足全世界全年的能源消耗，而我国作为太阳能资源非常丰富的国家，将西北戈壁滩不到70%的面积用来建设光伏电站，假定效率仅为10%，就可以支撑全国的能源消耗。他表示，近年来，我国光伏、光热发电发展迅速，规模快速增长，技术也不断提升，未来将在保障能源安全方面发挥重要作用。

不过，作为可再生能源的太阳能和风能，其波动性、间歇性，以及分布不均衡等问题，始终是持续大规模发展的一大瓶颈。在李灿看来，通过将太阳能转化为氢能等“化学能”的储能方式，是一条重要的路径。“可再生能源要大规模发展，就需要‘化学能’。用储能的技术把波动的电能稳定下来，对解决可再生能源的波动性、间歇性意义重大。”他表示，“可再生能源发电的规律与制氢的规律吻合的非常好，用制氢技术可以很好的解决可再生能源的储能以及弃光弃风问题。”

谈及可再生能源制氢技术，李灿表示，电解水制氢已经发展了很长时间，未来有三个可能规模化应用的方向——碱性水电解、高温固体氧化物技术和固体聚合物水电解。他强调，电解水制氢需要大规模、低能耗、高稳定性，目前，效率和规模化的问题仍然有待解决。

可再生能源制取“绿氢”，将有效解决可再生能源的消纳问题，而对于“绿氢”的存储，李灿提出了“液态阳光”的思路，即用二氧化碳和氢反应生产甲醇。他表示，“制氢很重要，可再生能源制氢有诸多优点，但缺点也很明显，如氢密度很小，不得不使用液氢或高压的方式，造成能耗和安全性等问题，所以，我们在制氢之后要进一步解决氢的储存运输问题。”

“二氧化碳和氢反应生成甲醇，可以把氢的能量基本上完全转移到甲醇中，不会造成热力学上能量的损失，是一个非常好的储能方式。同时，甲醇本身就是优良的燃料，可以作为汽油来燃烧。”李灿介绍，甲醇的储能效率高，输出甲醇，是储能的新思路，而且可以实现大规模、长期储能，“我们用这种方式把太阳能变成‘液态阳光’，作为‘太阳燃料’的甲醇，将解决氢燃料制、储、运安全等问题。”

在李灿看来，“氢能和作为‘液态阳光’的甲醇，将成为新的储能形式，解决可再生资源间歇性的问题，同时解决边远地区难以上网的可再生能源弃风、弃光、弃水的问题，还将成为除特高压输电之外，另一种规模化输送能源的途径。”