太陽能利用——「大樹發新芽」

當今社會，我們總是提到化石能源

什麼是化石能源呢？

它是由古代生物的化石沉積而來

是一種碳氫化合物或其衍生物

在我們的生活中，什麼是化石能源的代表呢？

煤、石油、天然氣

在過去兩個世紀

化石能源為人來的經濟帶來了指數型的增長

但是

也帶來了一系列嚴重的問題

氣候問題

溫室氣體主要有：二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等

這類氣體可以使地球表面升溫

形成「溫室效應」

對氣候變化影響最大的是二氧化碳

化石能源的使用過程中會新增大量二氧化碳

對氣候造成影響

環境問題

化石能源的燃燒

會產生大量粉塵、一氧化碳、氮氧化物等物質

造成大氣污染

此外

未進行脫硫處理的含硫煤的燃燒會產生二氧化硫

造成酸雨

破壞環境和土壤等

能源安全問題

我國是世界上最大的能源消費國

且對外依存度高

石油總體供應嚴重依賴外部資源

油品質量不高

無法保障基礎化學品供應

國家能源安全受到嚴重威脅

同時

未來大約100年時間內

化石能源的逐漸枯竭也會帶來一系列問題

怎麼辦呢？？？

科學家們把目光投向了地球上最豐富的能量來源——太陽

提出了「液態陽光」的願景

什麼是「液態陽光」？

是將太陽能與二氧化碳和水結合起來

生產綠色液態燃料的願景

更直接的說

是獲取太陽能並轉化為穩定、可存儲、

高能量的化學燃料

如：綠色醇類燃料

這將有助於滿足人類在交通、工業和材料等終端應用領域的能源需求

同時

可以保持生態平衡

對可持續發展具有至關重要的作用

醇類是清潔的能量載體

傳統的化石能源

具有C-C鍵並含有大量污染物

煤有氮、硫和微量的重金屬

石油含硫量高

就算天然氣

也含有一定量的污染物和微量的硫

而醇類，尤其是甲醇和乙醇

作為理想的綠色醇類燃料

分子結構簡單

比其他燃料更容易實現完全燃燒

不易產生污染物

是清潔的能量載體

中國實現「液態陽光」的資源優勢

小學時寫作文

我們經常用「地大物博」來描寫我們的祖國

確實如此

而這一點也非常有利於「液態陽光」的實現

目前

中國的人口主要集中分布在東部和中部

西部地區人口稀少

但地域廣袤

同時西部地區具有相對較高的緯度

（夏天北半球緯度越高，白天越長）

並且相對氣候乾燥、雲量少

光照強度強

這些都非常有利於太陽光的「捕獲」

圖片來自網路

相比於一些可能擁有更先進技術的國家

如歐洲和美國

他們的陽光條件就要比我國差很多

「液態陽光」的運輸

醇類燃料在環境溫度和壓力下是穩定的液態

重量和體積的高能量密度，使其易於存儲和運輸

並且

醇類是穩定的

可以長期存儲在不同形狀和大小的容器中

因此

就我國而言，要將在西部生產的醇類燃料運輸和分配到全國各地，使用或調整現有的液態燃料能源基礎設施就可以容易地實現

就全球而言

以液態燃料的形式在全球長距離運輸能量

是具有有效性和經濟性的

上圖是用距離來估計的天然氣、石油和液態醇類的輸送/運輸成本

可以看到能源類型之間存在巨大的成本差異

甲醇的輸送/運輸成本較低

這些都給「液態陽光」全球領域的供應提供了條件

「液態陽光」的實現—科學家在努力

全世界的科學家都在為「液態陽光」願景的實現付出努力

如美國能源部斥資上億美金設立了「JCAP（人工光合作用聯合中心）」項目

日本政府設立了「ARPChem」和「An Apple」項目等

以中科院大連化物所李燦院士為代表的我國科學家在該領域也處於國際領先地位

李燦院士團隊提出利用高效（光）電催化分解水制氫

並實現了了二氧化碳高選擇性、高穩定性加氫合成甲醇的過程

實現了太陽燃料的合成

這一技術已於今年在蘭州新區正式啟動千噸級太陽燃料合成工業化示範工程項目

這是我國首個規模化液態太陽燃料合成得到工業化示範工程

是真正意義上的大規模液態太陽燃料的生產

對實現「液態陽光」願景的重要一步

來源：中國科學院大連化學物理研究所

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