近日，上海交通大学机械与动力工程学院新能源动力研究所周宝文副教授应邀在国际能源领域前沿期刊The Innovation Energy上发表了题为“Liquid hydrogen carriers: Linking renewable energies for a carbon-neutral future”的论文，该文指出液态载氢体（Liquid Hydrogen Carriers - LHCs）有望克服可再生能源间歇性、波动性和低能量密度的缺点，将可再生能源可控规模化地链接至经济系统的各个部门，满足不同场景的物质和能量需求，加速碳中和时代的来临。新能源动力研究所副教授周宝文为论文第一兼通讯作者。

2022年底，中国可再生能源发电装机量达到了12.13亿千瓦，首次超过煤电装机量。光伏和风力等可再生能源发电装机容量的迅速增长，展示了通过以碳中性的方式驱动经济的广阔前景。然而，可再生能源具有间歇性、波动性和低能量密度的特点，无法满足众多经济场景的需求。寻找合适的能源载体将可再生能源大规模链接至经济系统的各个部门至关重要。氢气因其热值高、无污染，被视为理想的能源载体。然而其沸点低、难压缩、易燃易爆、容易使金属发生氢脆等物理化学特性，给它的储存运输及应用带来了严峻的挑战。相较于氢气，液态载氢体具有显著的优势，有望为建立以可再生能源为主体的未来能源结构，助力经济系统实现碳中和提供全新的解决方案。

从可持续性的角度来看，利用可再生能源通过不同的催化技术途径，可将自然界广泛可用的绿色资源如水、二氧化碳、氮气甚至生物质转化成为液态载氢体如甲酸、甲醇、氨以及其他产品，这为可再生能源大规模储存到液态载氢体提供了可能。目前该领域已取得了一定的进展，如冰岛最早通过地热发电分解水生产绿色氢气使二氧化碳氢化生产甲醇。中国科学家在甘肃省（拥有丰富的太阳能和风能），通过将光伏与水电解相结合，进行热催化二氧化碳加氢转化，成功地在中试规模上实现了绿色甲醇生产。液态载氢体不仅是能源载体，还是经济部门的重要原料。例如，甲醇是化学工业制造液体燃料和各种高值化学品的关键原料。氨不仅可以生产化肥，满足农业需求；同时，作为零碳燃料，在船海空天重型动力装备领域引起了广泛的关注。对液态载氢体的进一步加工利用，可在满足经济发展物质需求的同时，减轻对化石资源的依赖。海洋具有丰富的海水、阳光、风能和潮汐能，未来有望为大规模供应液态载氢体提供可行的方案。总之，液态载氢体与电力多元转化（Power-to-X）、碳捕集封存利用、人工光合作用等新兴技术的结合，有望将可再生能源大规模链接至经济系统的各个部门，满足不同场景的物质和能量需求，加速实现碳中和。

液态载氢体将可再生能源链接至不同的经济部门

总结与展望：液态载氢体显示出了将可再生能源链接至经济系统的巨大潜力，目前亟需探索变革性的工具、材料和方法来推动液态载氢体的发展。尽管还有许多技术和经济问题需要解决，但学术界、工业界、金融界和决策机构的广泛合作有望加速这一未来技术驱动经济系统实现碳中和的步伐。届时，由于化石能源所带来的包括气候变化、能源危机和环境污染在内的问题也有望通过可持续的方式得到解决。

 The Innovation Energy期刊是The Innovation期刊最新发布的姊妹刊，由中国科学院青年创新促进会创办，旨在报道能源领域的前沿突破和技术创新。

论文链接：https://www.the-innovation.org/article/doi/10.59717/j.xinn-energy.2024.100020