阳光可以是“液态”你信吗?它能助力氢能发展吗?
全球变暖是人类的行为造成地球气候变化的后果。“碳”就是石油、煤炭、木材等由碳元素构成的自然资源。“碳”耗用得多,导致地球暖化的元凶“二氧化碳”也制造得多。随着人类的活动,全球变暖也在改变(影响)着人们的生活方式,带来越来越多的问题。 近年来,随着碳中和,碳达峰,碳捕捉等控制二氧化碳排放的概念和举措大力推进,各种新能源也相应出场,目前也基本达成共识氢能是人类未来发展的方向,也是人类未来的能源依托。液态阳光作为太阳燃料,能有助于解决当下氢能的安全问题和可持续发展问题吗?
一、液态阳光的由来:
液态阳光”(Liquid Sunshine),即“清洁甲醇”和“绿色甲醇” ,是指生产过程中碳排放极低或为零时制得的甲醇。最早在2018年由中国科学院成立了以院长白春礼院士为组长,李静海院士、张涛院士、施春风教授以及若干企业家组成的“液态阳光”专题组,对甲醇燃料进行了专题研究。由于甲醇在 社会 上已经被“妖魔化”,甲醇有毒的认识已经根深蒂固。为了破除甲醇有毒的“魔咒”,中国科学院研究组给清洁甲醇和绿色甲醇冠以一个富有诗意的名字“液态阳光”。以国际权威杂志《焦耳》在2018年9月发表的白春礼、张涛、李静海、施春风联合署名文章为标志,国际学术界和同行很快接受了这个来自中国的靓丽名字:液态阳光(Liquid Sunshine)。
二、液态阳光和氢能源的结合基本原理:
1.利用太阳能等可再生能源通过 电催化分解水制氢技术 制取绿氢。电解水制氢工艺目前已经比较成熟,只待规划化解决成本问题了。
2. 采用双金属氧化物催化剂,实现二氧化碳高选择性、高稳定性加氢合成甲醇。
3. 甲醇与水蒸气在一定的温度、压力条件下通过催化剂, 在催化剂的作用下, 发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应,生成氢和二氧化碳, 这是一个多组份、 多反应的气固催化反应系统。综合方程式:CH3OH+H2O CO2+3H2 ,重整反应生成的H2和CO2, 再经过 变压吸附法 (PSA)将H2和CO2分离,同时去除中间态的CO,得到高纯氢气。
整个液态阳光和氢能源结合就是一个闭合循环,利用太阳能光伏发电、风电和水电(以及核电)等可再生能源为前提,需要电解水制氢、氢气加二氧化碳制取甲醇、甲醇加水裂解制氢三个环节的技术和工艺设备。在这个过程可实现制取绿氢、生产清洁的甲醇燃料、将甲醇作为氢气的储运载体、二氧化碳的中和和捕捉等,我们可以根据不同的应用场景和区域资源差异来做对应的应用。
三、液态阳光和氢能源结合的示范应用项目
讲到液态阳光和氢能源的结合不得不提一个人,他就是全国工商联新能源商会监事长、科学院院士、中科院大连化学物理研究所清洁能源国家研究所主任李灿。2020年 10月15日,由 李灿院士 带领团队研发的千吨级液态太阳燃料合成(又称“液态阳光”)示范项目,在甘肃兰州通过中国石油和化学工业联合会组织的 科技 成果鉴定。鉴定委员会专家一致认为:该项目集成创新了液态太阳燃料合成全流程工艺装置,具有完全自主知识产权,整体技术处于国际领先。
液态太阳燃料合成示范项目基于中科院大连化物所李灿院士团队开发的两项关键创新技术建设示范,包括高效、低成本、长寿命规模化 电催化分解水制氢技术 和廉价、高选择性、高稳定性 二氧化碳加氢制甲醇催化技术 。
您认为液态阳光和氢能的有机结合会是我们在氢能源路线上的重大突破吗,您怎么认为呢?
随着时代的不断发展,全世界的人民生活水平相较之前都有了极大的提高,正所谓仓廪实而知礼节,衣食足而知荣辱。解决了温饱问题之后,人们也开始逐渐对一些其他领域的问题开始了探讨与研究,其中环保就是不可绕过的一环。近年来不断倡导的低碳出行,低碳生活的口号,已经使得越来越多的人意识到,保护环境,节约能源才是使人类能够在地球上长久生存下去的唯一办法。而就目前来看如何合理高效的利用太阳能是环保领域里一项非常值得研究的问题。
其实说起新能源,大部分人都会联想到太阳能,而现在世界上利用太阳能的方式也多种多样。比如利用太阳能进行光伏发电,储电的技术就在我国不断普及,现在有很多地方都已经开始了试点。除了利用太阳能进行发电节能之外,建筑物内的电能消耗也是一个不可忽视的问题,因此也能够利用太阳能热泵技术来对建筑物的内部温度与空气含湿量进行简单的调节,从而节约了原本需要使用空调所消耗的电能。
除了这些已经为大众熟知的太阳能利用技术之外,我国兰州新区又开始利用液态阳光技术,生产液态阳光来替代不可再生的化石能源。虽然名字叫做液态阳光,但实际上它是利用太阳能等可再生能源产生的电力电解水产生绿色的氢能,并将二氧化碳加氢转化为甲醇等液体燃料。用这种方式生产出来的能源,比起传统的化石能源污染更小,而且更加便于输送与转移。
从这一项技术被网友们广泛讨论,就可以看出我国自上而下对于碳中和和碳达峰的目标都十分关心。不像某些国家嘴上标榜着环保,但背地里却做着一些令人不耻的事情。
能源是人类文明进步的基础和动力。能源领域的每一小步变革,都会对社会经济发展产生深刻影响,更关系着全人类生存和发展。 中国利用液态阳光助力实现碳中和的目标。
碳达峰是指某个地区或行业年度二氧化碳排放量达到历史最高值,然后经历平台期进入持续下降的过程,是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点,标志着碳排放与经济发展实现脱钩,达峰目标包括达峰年份和峰值。 碳中和是指某个地区在一定时间内(一般指一年)人为活动直接和间接排放的二氧化碳,与其通过植树造林等吸收的二氧化碳相互抵消,实现二氧化碳“净零排放” 碳达峰与碳中和紧密相连,前者是后者的基础和前提,达峰时间的早晚和峰值的高低直接影响碳中和实现的时长和实现的难度;而后者是对前者的紧约束,要求达峰行动方案必须要在实现碳中和的引领下制定。
我国将围绕实现碳达峰、碳中和目标采取有力措施,持续提升能源利用效率,加快能源消费方式转变。
一是坚持和完善能源消费总量和强度双控制度,建立健全用能预算等管理制度,推动能源高效配置合理使用。
二是加快调整优化产业结构、能源结构,大力发展光伏发电、风电等可再生能源发电,推动煤炭消费尽早达峰。
三是加强重点用能单位管理,加快实施综合能效提升等节能工程,深入推进工业、建筑、交通等重点领域节能降耗,持续提升新基建能效水平。
四是加快建设全国用能权交易市场,广泛开展全民节能行动,营造有利于节能的整体社会氛围。
在做好碳达峰、碳中和工作方面,从根本和源头上作出部署,明确加快调整优化产业结构、能源结构,以及大力发展新能源,继续打好污染防治攻坚战等
什么是可再生能源?
自然界存在的、可以循环再生的能源。例如太阳能和由太阳能转换而成的水能、风能、海洋波浪能、生物质能等称作可再生能源。
可再生能源是能够转换成人们所需要的电能、热能、机械能等形式的能的资源。可再生能源能源按其来源与生成,分成五大类: 直接或间接来自太阳的能量;以热能形式储藏在地球内部的地热能;各种生物质能;风能;月亮、太阳等天体与地球的相互吸引所引起的潮汐能等。
可再生能源有哪些?
下面列举几种新能源和可再生能源的特点:
太阳能是以电磁辐射形式从太阳向外传播的一种能量。
风能是流动空气具有的一种动能。在地球表面一定的范围(全球,全国或某一地区)内,经过长期测量调查与统计得出的平均风能密度的概况。它是该范围内风能利用的依据。
地热能是一种由地球内部蕴藏的热,通常指地下热水或地下蒸汽以及用人工方法从干热岩体中获得的热水与蒸汽所携带的能量。
生物质能是生物质通过生物转化法、热分解法和气化法转化而成的气态、液态和固态燃料所具有的能量。
潮汐能是一种从海水面昼夜间上涨和降落中获得的能量;波浪能又称海浪能,海水在波动中,水质点以一定的速度运动,故具有动能。水质点的垂直位置相对于它的轨迹中心不断地发生变化,故具有势能。
属于清洁能源的有潮汐能、波浪能、太阳能、风能、氢能、生物能、地热能。
一、潮汐能
潮汐能是海水周期性涨落运动中所具有的能量。其水位差表现为势能,其潮流的速度表现为动能。这两种能量都可以利用,是一种可再生能源。由于在海水的各种运动中潮汐最守信,最具规律性,又涨落于岸边,也最早为人们所认识和利用,在各种海洋能的利用中,潮汐能的利用是最成熟的。
二、波浪能
波浪能是海洋能的一种具体形态,也是海洋能中最主要的能源之一,它的开发和利用对缓解能源危机和减少环境污染是非常重要的。汹涌的海浪运动产生巨大的、永恒的和环保的能量,如果能将海浪的动能及其他水面的波浪能充分利用起来,则世界能源的前景会相当广阔和光明。
三、太阳能
太阳能(solar energy),是指太阳的热辐射能(参见热能传播的三种方式:辐射),主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。
自地球上生命诞生以来,就主要以太阳提供的热辐射能生存,而自古人类也懂得以阳光晒干物件,并作为制作食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。
在化石燃料日趋减少的情况下,太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分,并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式,太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。
四、风能
风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式,其中又以风力发电为主。以风能作动力,就是利用风来直接带动各种机械装置,如带动水泵提水等这种风力发动机的优点是:投资少、工效高、经济耐用。
五、氢能
氢能是氢在物理与化学变化过程中释放的能量。氢能是氢的化学能,氢在地球上主要以化合态的形式出现,是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,二次能源。工业上生产氢的方式很多。
常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等,但这些反应消耗的能量都大于其产生的能量。
参考资料来源:百度百科—清洁能源