李灿院士
人民网北京11月27日电 （记者林露）“太阳燃料合成，简单来说就是利用太阳能等可再生能源、二氧化碳和水，生产出清洁可再生的甲醇等液体燃料，也称其为‘液态阳光’，这将是未来解决二氧化碳排放的根本途径之一。”在2020年中国电机工程学会年会上，中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员、洁净能源国家实验室（筹）主任李灿接受人民网记者专访时表示。
使用可再生能源逐步替代化石能源
“目前，我国在生态和环境方面所面临的问题是：在能源里占比八成以上的是化石资源，如煤、石油、天然气等。只要使用化石资源作为能源，如用汽油、柴油做燃料开车，就会排放大量二氧化碳，并同时排放氮氧化物、硫氧化物及颗粒物，破坏生态和环境。破解这个问题最直接的方法就是降低化石资源的用量，更多使用可再生能源逐步替代化石能源。”李灿表示。
李灿说，过度使用化石能源不仅排放二氧化碳，而且会形成雾霾，带来环境污染问题。而用甲醇替代汽油做燃料的话，开车时不产生污染物。把甲醇做成氢能，用做燃料电池，也不会再污染环境。李灿指出，巨量二氧化碳排放，改变整个大气生态平衡，引起气候变化。“大气中，二氧化碳等温室气体排放浓度上升后，地球温度就会慢慢升高，导致生态问题。这就相当于夏天本来只需要穿一件很薄的衬衫，但套上外套就热得不行了。”李灿打了个比方。
在李灿看来，近年来，我国清洁能源的科研进步还是很显著的，但是还需要进一步加大、加快。“我们在兰州新区做了示范工程，就是想给企业做个示范，为企业家树立信心。一个技术的推广应用，既需要得到政府的支持，也需要企业家的资金投入。”李灿表示，由于可再生能源一开始的经济效益往往不高，就更需要那些有情怀、有社会责任感的企业家来积极参与这项事业。作为科学家，我们努力把基础研究做好、技术研发做到位，再遇到有社会责任感的企业家参与进来，这项事业就能发展起来。
甲醇是清洁燃料，用甲醇逐步替代汽油，在我国西北部多个省份已经在试行。目前，用煤做原料合成甲醇的技术已经比较成熟，此技术虽然解决了煤燃烧的污染问题，但是排放二氧化碳的问题仍然存在。李灿表示，如果使用太阳燃料甲醇，就能够实现从源头上清洁，而且随着技术进步，将来成本会更低。目前，市场比较贵的甲醇是3000多元一吨，汽油是5000-6000元一吨。未来，太阳燃料如果规模化进行生产的话，价格可以更低，有望达到2000-2500元一吨。
“研究太阳燃料20年，我们一直面临挑战”
今年是李灿带领团队研究太阳燃料的第20个年头。“我们一直面临着挑战。”李灿说，这个问题是世界性难题，学术上的挑战很大。要想走在前面，就需要基础研究源头上创新，这是非常困难的。由于其涉及的科学问题本身很挑战，学术团队需要有非常扎实的基础科学根基，还需要百折不挠的精神。“有的问题，走了99步还是解决不了，但走到最后一步可能就能成功。但是如果坚持不住，就会功亏一篑。”
现在，新能源、清洁能源呼声越来越高了。但是，在20年前这还是个不受关注的课题。李灿说，一个研究工作，超前做的时候，大家不太容易理解或者难以形成共识，于是申请经费、项目就会非常困难。但如果没有经费支持、没有社会支持是很难做进行的。“在学术研究领域，大部分情况下能看到未来5年左右的发展方向就很不错了。”李灿回忆说，2001年开始做太阳燃料的时候，自己觉得目标太遥远，恐怕努力一辈子也未必能看到可应用的成果。但没想到的是，经过20年的努力，现在我们已经在推动这项技术的应用实践了。他认为，人类社会要在地球上可持续生存发展，终归要回归适宜于人类生存的生态环境中，即回归自然。为实现生态平衡而努力，这样的工作即使艰苦也是有意义的。
目前，全球首套千吨级规模太阳燃料合成示范项目在兰州新区试车成功，意味着迈出了将太阳能等可再生能源转化为液体燃料工业化生产的第一步。李灿告诉记者，这个项目有两大技术特点：一是利用光伏等可再生能源发电后，通过大型水电解制氢设备制取绿氢。电解水制氢采用“新一代电催化技术”，使制氢电耗在传统水平基础上大幅下降，并可实现大规模化。为大规模利用可再生能源生产“绿氢”提供了可行的技术。二是采用创新研发的催化剂将氢气与二氧化碳一步法合成甲醇。主要是发展了廉价、高选择性、高稳定性二氧化碳加氢制甲醇催化技术，为今后规模化、资源化转化利用二氧化碳、为用太阳燃料逐步替代传统化石燃料趟出一条全新的技术路线。“太阳燃料合成的研究目标非常明确，就是要解决可再生能源转化成化学能过程中的各种基础科学问题。”
完成兰州新区的示范工程项目过程的两年间，李灿从大连跑到兰州新区工地现场13次，平均两个月就会去一趟。去了之后，他就和现场的技术人员一起坐下来讨论遇到的各种问题。“有时候也不是什么科学、技术问题，比如说一些工程土建、技术设备问题，甚至需要返工等具体工作。”李灿说，与企业合作，除了技术要先进外，还要把技术做成可以让企业搬进去就能住的“交钥匙”工程。
我国科研机构如何能够做出更多在国际上得到认可的原始创新？在李灿看来，首先是科研人员要把基础研究做好，一定要从源头上进行创新。这样的话，研究工作才会在学术界逐渐被认可。一般来讲，基础研究工作要在国际学术界权威性比较高的学术期刊上发表高质量的学术论文，若研究工作解决了关键技术问题，就应该申请高质量的专利。有了自主知识产权的专利，国内外企业都会关注到。三是原始创新应用基础研究成果不能发完文章就只摆在书架上或放在抽屉里，而是要努力把知识产权成果转移转化，实现产业化应用，为社会做直接的贡献。“现在，国内的企业家很敏锐，对于一项新技术，只要有利益空间、有社会效益，他们还是很积极的。但是，这个过程常常会经历九九八十一难，其中许多甚至是非科学、非技术的困难。与企业合作，最重要的就是精诚团结，边商量边推进，共同克服困难。”李灿表示。
