李燦　中國科學院院士

化石資源是寶貴的材料資源，我們正在過度消費子孫的財富。與此同時，過度利用化石資源造成了嚴峻的環境生態問題。發展清潔能源是人類實現生態文明的必由之路。

太陽能是其他可再生能源的源頭，風能、水能和生物質能均源于太陽能。太陽能豐富、清潔，可再生、潛力巨大，它在地球上的量也足以保障全世界人類未來發展的需要。

太陽能的科學轉化和利用主要包括太陽能發電和太陽燃料合成。太陽能發電可滿足固定能源需求，光伏、光熱發電、風電已大規模商業化應用。目前我國是生產和裝配光伏組件最多的國家，對世界可再生能源的發展已經做出巨大的貢獻。

如今，我們更加關心的是，太陽能如何轉化成和化石能源一樣的燃料？這相當于把太陽能集中儲存起來以滿足移動能源的需求，是一個實現低碳和無碳燃料的過程，也是從自然光合作用到人工光合成的一個過程，屬于化學與物理、生物、材料科學交叉的前沿科學領域。

太陽燃料，也稱液態陽光，其本質就是利用太陽能等可再生能源將水和二氧化碳轉化為燃料，不但不排放、而且減排二氧化碳，這是人類追求的生態文明的最高境界。

從化石燃料到太陽燃料，是能源發展中真正意義的變革性跨越。但在科學上卻也面臨變革難題：化石燃料合成和轉化過程多涉及熱力學下坡反應和熱催化過程，多側重在碳資源（煤、石油、天然氣等）的轉化和化學反應，作為能源資源的化石燃料無法擺脫二氧化碳排放等環境生態問題。

而太陽燃料合成所涉及的是熱力學爬坡反應，需要光、電催化的科學基礎，其轉化的資源是水、二氧化碳和太陽能為代表的可再生能源。它道法自然，回歸生態平衡，環境綠色友好。在中國西部正在進行的千噸級太陽燃料合成工業化示范工程，就是基于我們發展的分解水制氫技術和二氧化碳加氫合成甲醇的技術。

太陽燃料合成的主要途徑有光催化、光熱催化、光電催化以及電催化。太陽燃料合成是一個化學儲能的過程，可以將分散的太陽能收集、長期儲存。太陽能轉化為化學能的意義重大，一方面可將太陽能作為燃料使用，更重要的是這是一個新的儲能策略，可解決可再生能源的間歇性問題，以及用戶使用能源的隨機性問題。

另外，將太陽能等可再生能源儲存為太陽燃料（甲醇燃料），既能長期儲存，隨時可以使用，又易于安全運輸，且是氫能載體，可作為燃料電池氫源，有利于解決氫能經濟中“制、儲、運、加”的安全性問題。

基于太陽燃料的合成技術，我們提出了太陽燃料加氫站或稱液態陽光加氫站的策略，其優勢很明顯：可解決高壓加氫站安全問題，實現油、醇、氫共站，減少二氧化碳排放，實現燃料電池全生命周期綠色清潔的目標，還可以擴展為其他化學儲氫路線，適合在社區和現行加油站建設等。該技術被認為是最有發展前景的加氫站技術，建議盡快在可再生能源供給體系中進行布局。

我國可再生能源資源稟賦條件優越，完全可以通過大力發展可再生能源解決能源和生態環境問題，特別是通過太陽燃料的策略，發展甲醇經濟、氫能經濟。實現二氧化碳減排和二氧化碳的碳資源化，技術和經濟上均是可行的。可研報告表明，如果可再生能源發電的價格為每千瓦時0.2元，太陽燃料甲醇和煤化工甲醇的價格持平，若采用棄電（棄光、棄風）制甲醇，則太陽燃料甲醇的成本優勢更大。

總之，可再生能源逐步替代化石能源已成為必然趨勢，太陽液態燃料是其中的重要途徑之一，將在人類社會生態文明建設的發展中發揮越來越重要的作用。（本報見習記者韓揚眉采訪整理）