摘要：绿氢是电力多元化转换（Power-to-X）的必经之路，也是实现碳中和的关键。氢能的发展要突破制、储、运、用的限制，而其前景在于应用。甲醇是重要的储氢介质。根据原料和生产工艺的碳排放量不同，可分为基于化石能源的不可再生甲醇和基于可再生能源和原料的可再生甲醇。利

全文刊载于《前瞻科技》2024年第4期“氢能技术与发展战略专刊”。

绿氢是电力多元化转换（Power-to-X）的必经之路，也是实现碳中和的关键。氢能的发展要突破制、储、运、用的限制，而其前景在于应用。甲醇是重要的储氢介质。根据原料和生产工艺的碳排放量不同，可分为基于化石能源的不可再生甲醇和基于可再生能源和原料的可再生甲醇。利用太阳能等可再生能源分解水制绿氢、耦合二氧化碳加氢技术生成的甲醇，被称为“绿色甲醇”（也称电-甲醇，“液态阳光甲醇”）。“液态阳光”还可指通过这种路径合成所有其他液体燃料，如乙醇、汽油，航空煤油等。“液态阳光”是一种高效的储氢和储能技术，也可直接资源化转化二氧化碳，实现直接减排。

2012年，冰岛碳循环国际公司（Carbon Recycling International, CRI）率先开发ETL（Emission to Liquid）技术，完成了由地热能驱动的二氧化碳加氢制甲醇中试。瑞典的Liquid Wind、澳大利亚的ABEL、挪威的Swiss Liquid Future/Thyssenkrupp等都计划采用绿氢及工业或生物质来源的二氧化碳来合成“绿色甲醇”。

2020年，中国科学院大连化学物理研究所（简称大连化物所）和兰州新区石化产业投资集团有限公司合作的全球首套千吨级太阳能燃料合成示范项目在兰州新区绿色化工园区试运行成功，该示范项目每年可生产1 500 t“液态阳光甲醇”，资源化转化约2 000 t。目前，大连化物所正与中国中煤能源集团有限公司和华电集团分别于鄂尔多斯和调兵山开展10万t级二氧化碳加氢生产甲醇的全流程工业化项目。

目前，从技术成熟度和经济可行性分析，风光发电+电解水制氢+二氧化碳加氢制甲醇是最有希望规模化应用的技术路线。该路线中的关键技术包括可再生电力离网运行、电解水制氢和二氧化碳加氢制甲醇。电解水制氢有多种技术，其中碱水电解制氢发展迅速，已实现规模化制氢（大于1 000）的商业化生产。碱水电解制氢的成本主要取决于可再生电力的价格。初步估计，当电力成本低于0.15元/(kW·h)时，其成本与煤制氢持平或更低。二氧化碳加氢制甲醇是分子数减少的放热反应，因此开发低温条件下的高活性、高选择性、高稳定性的二氧化碳加氢制甲醇催化剂，是提高甲醇的平衡收率的关键。大连化物所发展的固溶体催化剂在二氧化碳加氢制甲醇反应中显示优良的性能。该催化剂经过实验室小试和工业化中试考验，从综合活性、选择性和稳定性等方面，是较为理想的大规模工业化应用的催化剂。针对未来发展提出以下建议。

（1）大力发展绿氢，并逐步减少灰氢，在政策上鼓励用绿氢代替灰氢。

（2）理性布局氢能。氢能的发展首先要布局其下游应用场景，没有规模化消纳氢能的工业应用出口，不可“一窝蜂”上马制氢项目。

（3）氢能的发展要契合“双碳”目标的实现。大部分刚性排放二氧化碳工业（如冶金、石化、材料，交通等）的碳中和目标可通过绿氢得以实现。

（4）通过绿氢将二氧化碳转化为“液态阳光甲醇”是氢能发展的重要枢纽，进而拓展氢能的应用领域。“液态阳光甲醇”不仅可作为大规模绿色低碳液体燃料，替代汽油等化石燃料，还可形成绿色、低碳新质生产力。例如，通过“液态阳光甲醇”可实现基本化工原料、精细化学品及高端化学品的绿色、低碳化合成。

来源：前瞻科技杂志