我國(guó)碳中和燃料的合成技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大突破

2022-03-16 來(lái)源：中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì) 瀏覽數(shù)：819

零碳合成液體燃料助力內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)碳中和。全球首套1000噸/年二氧化碳加氫制汽油中試裝置開(kāi)車(chē)成功。二氧化碳加氫轉(zhuǎn)化制液體燃料和化學(xué)品，不僅可實(shí)現(xiàn)溫室氣體二氧化碳的資源化利用，還有利于可再生能源的儲(chǔ)運(yùn)，同時(shí)也為解決國(guó)家能源安全問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)等提供新策略。

中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)、天津大學(xué)校長(zhǎng)中國(guó)工程院院士金東寒；中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)，上海交通大學(xué)副校長(zhǎng)中國(guó)工程院院士黃震；中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)兼秘書(shū)長(zhǎng)李樹(shù)生教授；中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)常務(wù)理事、清華大學(xué)汽車(chē)安全與節(jié)能?chē)?guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究院副院長(zhǎng)帥石金教授等學(xué)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)和專家，均在不同場(chǎng)合強(qiáng)調(diào)內(nèi)燃機(jī)只是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，是一種將由燃料化學(xué)能產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。碳中和的目標(biāo)是消除二氧化碳，而不是內(nèi)燃機(jī)這一能量轉(zhuǎn)換裝置；對(duì)使用生物質(zhì)燃料、綠氫、綠氨、綠電合成液體燃料（e-fuel）等碳中和燃料的新型內(nèi)燃機(jī)也可實(shí)現(xiàn)碳中和。

可以說(shuō)，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)開(kāi)始使用碳中和燃料時(shí)，它也可以稱之為新能源內(nèi)燃機(jī)，它所搭載的汽車(chē)也可以稱為新能源汽車(chē)。

二氧化碳的活化與選擇性轉(zhuǎn)化極具挑戰(zhàn)。國(guó)內(nèi)外技術(shù)路線多集中于合成低碳化合物，若能利用該過(guò)程選擇性生產(chǎn)高附加值、高能量密度的烴類燃料，將為推進(jìn)清潔低碳的能源革命提供全新路線。

近日，由中國(guó)科學(xué)院大連化物所物理研究（以下簡(jiǎn)稱“大連化物所”）和珠海市福沺能源科技有限公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的全球首套1000噸/年二氧化碳加氫制汽油中試裝置，在山東鄒城工業(yè)園區(qū)開(kāi)車(chē)成功，生產(chǎn)出符合國(guó)VI標(biāo)準(zhǔn)的清潔汽油產(chǎn)品。

3月4日，該技術(shù)在上海通過(guò)了由中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的科技成果評(píng)價(jià)。中國(guó)科學(xué)院院士、評(píng)價(jià)專家組組長(zhǎng)何鳴元主持評(píng)價(jià)會(huì)。大連化物所研究員孫劍在會(huì)上代表研究團(tuán)隊(duì)作了工作報(bào)告，詳細(xì)介紹了二氧化碳加氫制汽油中試技術(shù)的研發(fā)歷程。評(píng)價(jià)專家組專家一致認(rèn)為：該技術(shù)成果屬世界首創(chuàng)，整體技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平，同意通過(guò)科技成果評(píng)價(jià)。

由大連化物所碳資源小分子與氫能利用創(chuàng)新特區(qū)研究組孫劍、葛慶杰和位健等人組成的研究團(tuán)隊(duì)于2017年開(kāi)發(fā)了二氧化碳加氫制汽油技術(shù)，研究成果發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上，并被《自然》（Nature）雜志選為研究亮點(diǎn)。該技術(shù)歷經(jīng)實(shí)驗(yàn)室小試、百克級(jí)單管評(píng)價(jià)試驗(yàn)、催化劑噸級(jí)放大制備、中試工藝包設(shè)計(jì)等過(guò)程，于2020年在山東鄒城工業(yè)園區(qū)建設(shè)完成了千噸級(jí)中試裝置。裝置累計(jì)完成各項(xiàng)投資四千余萬(wàn)元，并陸續(xù)實(shí)現(xiàn)了投料試車(chē)、正式運(yùn)行以及工業(yè)側(cè)線數(shù)據(jù)優(yōu)化，于2021年10月正式通過(guò)了由中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的連續(xù)72小時(shí)現(xiàn)場(chǎng)考核。

該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)二氧化碳和氫的轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%，汽油在所有含碳產(chǎn)物中的選擇性優(yōu)于85%，顯著降低了原料氫和二氧化碳的單耗，整體工藝能耗較低，生成的汽油產(chǎn)品環(huán)保清潔，經(jīng)第三方檢測(cè)，辛烷值超過(guò)90，餾程和組成均符合國(guó)VI標(biāo)準(zhǔn)。目前已形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的二氧化碳加氫制汽油生產(chǎn)成套技術(shù)，為后續(xù)萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)裝置的運(yùn)行提供了有力支撐。

該工作得到了中國(guó)科學(xué)院 “變革性潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范”A類先導(dǎo)專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金、興遼英才等項(xiàng)目資助。

全球首套1000噸/年二氧化碳加氫制汽油中試裝置開(kāi)車(chē)成功，進(jìn)一步證明了二氧化碳和綠氫轉(zhuǎn)化制碳中和液體燃料的可行性，為內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)碳中和提供了一條有效選擇路徑。低碳和零碳燃料技術(shù)的應(yīng)用將助力中國(guó)能源和交通領(lǐng)域按時(shí)實(shí)現(xiàn)碳中和。（二氧化碳制汽油素材來(lái)源：大連化物所）

為響應(yīng)“2030碳達(dá)峰/2060碳中和”的國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈、高校、科研機(jī)構(gòu)等核心單位組成強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合體，成立了“中國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)碳中和創(chuàng)新聯(lián)盟”以下簡(jiǎn)稱聯(lián)盟。