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谢和平院士:碳中和应以技术为王 避免片面性去碳和商业化炒作

发布时间:2021-09-15 11:42    浏览量:107     分享:

9月6日,全球绿色发展高峰论坛(2021 Global Green Development Summit)在成都召开,围绕“碳中和愿景下能源转型与创新”这一主题,中国工程院院士、广东院士联合会理事、深圳大学深地科学与绿色能源研究院谢和平院士发表主题演讲。

谢和平院士在演讲中提出,碳中和应以技术为王,发展少碳、用碳、无碳技术。要大力发展碳减排、碳捕捉、碳利用的CCUS新技术,更要攻关无碳排放能源颠覆性技术,走出适合中国国情的碳中和路径,而不能简单理解为去化石能源(去煤化)来实现碳中和,更不能片面性地“去碳”,甚至将“碳中和”进行“商业化”炒作。

国际上现有的碳减排路线以碳捕捉封存(CCS)技术为主,但该技术成本高,同时存在CO逃逸风险,而我们国家应该走以CCUS为主的碳减排路线。对此,谢和平院士重点指出,CCUS重点在“U”——将CO能源化、资源化利用。

谢和平院士在主题演讲中系统介绍了其团队的CO电化学捕集新技术、CO矿化发电技术等CCUS新原理新技术,还特别介绍了正在攻关探索的零碳排放直接煤燃料电池发电以及海水直接制氢两项零碳排放能源颠覆性技术。下一步将开展中试与产业化技术攻关,有望破解现有碳捕集技术无法大规模应用的关键瓶颈—成本与能耗。

任何化石能源的发电利用都免不了有碳排放,但能否有一种方法彻底解决化石燃料如煤炭发电的碳排放,将煤炭也变成清洁能源?

据他介绍,其团队提出并正在探索攻关的零碳排放直接煤固体燃料电池发电新技术将可能解决这一世界性难题。核心技术原理是煤炭不通过燃烧,通过透氧膜后与氧离子直接结合,释放电子,产生电能,并在体系内原位将产生的CO进行催化、矿化转化,实现零碳排放的新型煤炭发电技术(零碳排放能源)。

从技术层面上来说,目前该体系面临着两大挑战:一是如何优化直接煤燃料电池阳极固-气-固界面催化过程,以提高发电效率?二是如何实现零碳排放?针对这两个技术挑战,团队通过应用自主研发的煤活化处理技术与高效阳极结构-材料的开发,使直接煤燃料电池在750℃下功率密度达到了403 mW/cm2,是目前文献报道中的最高值。

该新技术体系有望能够在未来颠覆现有燃煤电厂IGCC发电方式,煤可通过零碳排放直接煤固体燃料电池发电。完全破解煤炭发电的碳排放问题,使煤从本质上成为清洁能源,真正实现无碳排放的煤炭发电技术梦想。

此外,目前全球主流的制氢技术为煤制氢、天然气制氢以及水制氢技术。其中,煤制氢和天然气制氢需要消耗不可再生的化石燃料资源,同时产生大量的二氧化碳排放,特别是在单位质量产氢量与碳排放指标上,与水电解制氢相比不具有优势。

但是,水制氢面临着能耗偏高且全球淡水资源短缺的挑战,严重制约水制氢技术的发展推广。根据国家能源集团估计,到2060年光中国氢气年需求量将达1.3亿吨,这也意味着要消耗23亿吨的水资源用于制氢。因此,谢和平院士认为,用取之不尽的海水来制氢,才是未来制氢技术发展的主方向,关键是要大力发展海水制氢新原理,新技术。

“我们同时也正在组织团队攻关新一代的海水电解制氢技术,力争将每标方制氢能耗从4.5至5度电,降至3.5至4.2度电,真正实现低能耗、低成本的海水直接制氢——即经济可行的零碳排放能源。”

谢和平表示,在理论上,这是一个是物理力学与电化学相结合的原创性原位海水直接制氢原理技术突破;在技术意义上,能集成“可再生能源(海上风能、太阳能)利用-海水资源利用-氢能生产”过程为一体的海水无淡化直接电解制氢装备。在战略意义上,有望能够将取之不尽用之不竭的海水资源,高效、低成本地原位转化成海水能源(氢能),真正意义上实现海水能源化利用。


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