中国工程院院士黄震：可再生合成燃料有望使内燃机燃料取之不尽，独立于化石能源，实现碳中和和零碳排放

卓 星 文

Huang Zhen,academician of the Chinese Academy of engineering,pointed out in the report that renewable synthetic fuel solves the storage problem of renewable energy,is convenient for transportation and filling,and is expected to make internal combustion engine fuel inexhaustible.It is independent of fossil energy and realizes carbon neutralization and net zero carbon emission.It is a revolutionary technical product with great potential.

2021年4 月22日，在山东济南举办的第2 届世界内燃机大会开幕式上，中国工程院院士、上海交通大学副校长、讲席教授黄震作了题为《碳中和目标下的内燃机燃料技术》的报告，报告从我国碳达峰、碳中和目标、内燃机面临的问题与挑战以及内燃机燃料技术发展趋势3 个方面进行了阐述，并对可再生合成燃料的生产及其在内燃机工业上的应用前景作了进一步的介绍。

中国工程院院士、上海交通大学副校长、讲席教授黄震

我国“十四五”规划明确提出，要落实2030 年应对气候变化国家自主贡献目标，制定2030 年前碳排放达峰的行动方案，并且努力争取2060 年前实现碳中和。(碳达峰(carbon peak)指的是碳排放达到历史最高值后，由增转降的历史拐点；简单说，就是让CO2排放量“收支相抵”。碳中和(carbon neutrality)，是指按企业、团体或个人测算，在一定时间内，直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的CO2排放，实现CO2的“零排放”。——编者注)

据了解，当前我国内燃机保有量超过5 亿台，2019 年我国内燃机产量达7 600 多万台；我国机动车、船舶产业规模和保有量继续保持全球第1 位。目前我国CO2总排放量约100 亿t，其中交通运输行业的碳排放占我国CO2排放的11%～12%。针对日趋严厉的排放法规，以及满足我国碳达峰、碳中和国家目标，内燃机行业将面临巨大挑战。

面对碳达峰、碳中和国家目标，黄震认为：在碳达峰、碳中和目标下，中短期来说，内燃机仍要不断提高热效率，走低碳、清洁发展之路；中长期来说，变革性技术——可再生合成燃料将使内燃机成为碳中性和零碳动力，为内燃机提供崭新未来。

在《报告》中，黄震对可再生合成燃料的生产及应用前景作了进一步的阐述。

据他介绍，可再生合成燃料是以太阳能、风能等可再生能源为主要能量供给，合成的高能量密度燃料。在电力的零碳化基础上通过P2X，实现燃料的零碳化。

他说，当前可再生合成燃料主要有2 种技术路线：一种是首先通过光解水获得绿氢(绿氢是利用可再生能源(如风电、水电、太阳能)等制氢，制氢过程完全没有碳排放——编者注)，之后将CO2催化加氢生成醇醚燃料。该概念最早由诺贝尔化学奖获得者乔治·奥拉提出，其在《跨越油气时代：甲醇经济》一书中提出用可再生能源发电制取氢气，将氢气与大气中的CO2混合制造甲醇与二甲醚，实现燃料的碳中性(碳中性一般指碳中和——编者注)。

《跨越油气时代：甲醇经济》

他继续介绍说，该概念在冰岛的乔治奥拉电厂已经得到了示范，Carbon Recycling International (CIR)公司在冰岛建成了世界上第1 座基于CO2循环利用的商业化甲醇工厂。通过冰岛丰富的地热发电并电解水制出氢气，利用氢气与地热电站排气中的CO2合成可再生甲醇，年产能已达4 000 t。此外，在日本，三井化学在大阪高石市已建成利用CO2生产甲醇的示范工厂，原料中的CO2来自工业废气，氢气来自光伏电解水。

冰岛的乔治奥拉电厂

在我国，同样有着相关的工程，中科院大连化学物理研究所“二氧化碳加氢制甲醇”项目由太阳能、光伏发电、电解水制氢、CO2加氢合成甲醇3 个基本单元构成。项目达产后可每年生产“液态阳光”甲醇1 440 t。

可再生合成燃料的第2 种技术路线是直接用阳光、水、CO23 者通过电催化、光催化的方法直接生成CO、氢气、乙醇等原料，随后再通过控制生成可再生燃料。

“液态阳光”示范项目工厂

牛津大学Cameron Hepburn 教授在Nature 刊登的文章中预测：到2050 年时，将有42 亿t 的CO2转化为合成燃料。

黄震最后表示，可再生合成燃料解决了可再生能源的储存问题，可再生合成燃料输运和加注方便，可利用目前加油站等基础设施，社会应用成本低，可实现“源－储－荷”离线可再生能源利用，有望使内燃机燃料取之不尽用之不竭，独立于化石能源，实现碳中和和净零碳排放，是一项极具潜力的变革性技术，将为国家能源战略转型与交通能源可持续发展提供全新的解决方案。