虎年首场墨子沙龙：解密“液态阳光” 本文转自：新民晚报图说：墨

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图说：墨子沙龙上李灿院士发表演讲来源/中国科技大学上海研究院
大量埋于地下的化石燃料推动人类迅速进入工业文明，同时也令大气中的二氧化碳浓度几乎翻了一倍。由此引发的气候变化，已经不容人类视而不见了。刚刚过去的周末，中国科学技术大学上海研究院主办大型公益性科普论坛——墨子沙龙，邀请中科院院士李灿深入剖析减少碳排放、减缓气候变化对人类的重要意义，以及在“碳达峰”和“碳中和”的过程中，我国科学家是如何突破绿色氢能和液态阳光方案中的关键技术，为双碳目标贡献中国科技的力量。
2020年9月22日，中国向世界宣布了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标。目前，解决碳排放问题，除了一些公认的方法之外，有一些科学家将目光转移到了绿氢+液态阳光这套组合拳上。这套组合拳的方法是，由太阳能等清洁能源分解水制氢，也就是绿氢，再由绿氢和二氧化碳反应，生成甲醇或其他燃料和化学品。这一整套循环下来，本质上是利用太阳光等可再生能源，将水和二氧化碳转化为液体燃料，不仅把二氧化碳作为资源加以利用，还具备储能调峰功能，兼顾了经济发展和减碳目标。液态阳光这个名字，很形象地描述了这个过程——将太阳能用甲醇的形式储存、运输、利用。
中国科学院大连化学物理研究所的李灿院士团队，研发了国际上性能最好的规模化电解水制氢的技术，发展了高活性的固溶体催化剂，可以高选择性、高活性地生成甲醇。目前已经在我国兰州建成了全球首套千吨级液态阳光合成的规模化示范工程，并于2020年试车成功并完成成果鉴定，目前，正在开展十万吨级的液态阳光工业化。
据介绍，绿氢及液态阳光策略可实现数10亿吨级减碳，形成万亿级以上新兴产业。但是，科学和技术上的挑战不小。就拿最基本的光催化分解水制氢来说，相关研究开始于20世纪70年代，国际上只有少数研究组在摸索， 90年代之前，国内也鲜有工作报道。2000年前后，中国科学家抓住机遇，决定从基础科学入手，深入研究，提高效率。
这个过程之所以效率很低，是由于光激发产生的光生电子和空穴，但是光生电子和空穴的寿命非常短，很容易复合，真正能够发生反应的量非常少。李灿院士团队发展了针对光电催化、光催化的超快光谱和成像光谱，能够在光激发以后，对电子和空穴的分布进行观测，再在微纳尺度上把针对电子和空穴的不同催化剂设计组装到不同的层面上去，大幅提高了催化效率。
另外，在生成氢气的时候，还会遇到一个问题，氢气和氧气很容易发生逆反应生成水，导致效率非常低。利用催化剂的不同，他们将氢气和氧气在空间上隔离开，抑制了逆反应的发生。“液态太阳燃料合成工业化技术路线本质上是一种人工光合成反应，可以类比自然界中的光合作用，但是效率增加了数十倍，可达14%以上，工业化规模生产是可行的。这可能将是一场重大的能源革命，替代化石能源，最大程度减少碳排放，帮助人类实现可持续发展。”李灿院士说。
【虎年首场墨子沙龙：解密“液态阳光”】新民晚报采访人员马亚宁通讯员林海