谢和平：CCUS与海水直接制氢颠覆性技术
北极星碳管家网讯:2021全球绿色发展高峰论坛在中国四川成都举办，现将峰会嘉宾，中国工程院院士、深圳大学深地科学与绿色研究能源研究院院长，教育部科技委主任，四川大学前校长谢和平的讲话内容分享如下：
刚才听了很多报告我很受启发。我今天将从技术层面，从能源生产层面讲讲我的观点。碳中和是我们国家重大战略。但是我觉得碳中和应以技术为王，要发展碳中和技术，包括少碳技术、用碳技术，以及攻克一些零碳排放的能源的一些新技术，我觉得这是最重要的，这里面就包括CCUS和近零碳排放和零碳排放的新能源和能源。
根据我国国情，我们经济必须发展，能源也必须支撑，那么怎么能够做到少碳、无碳，而不是简单理解为去化石能源来实现碳中和，更不是片面性地“去碳”，甚至把碳中和进行商业化炒作。所以我们团队十年前开始，围绕碳中和进行了一系列新原理、新技术的探索，包括CCUS研究。我今天主要从CCUS和零碳排放来说说我做的四个方面工作。
第一个是CO2矿化发电颠覆性技术
如何把CO2能源化、资源化？比如我们利用化学反应将CO2与碱性矿物和钠盐添加剂矿化反应产生的热，转换成电能，并联产碳酸氢钠等化工产品。CO2矿化电池可在不需要外界提供能量的情况下实现CO2矿化反应过程，并向外界提供电能和高附加值化工产品。2014年我们做成了CO2矿化电池，2019年的第四代CO2发电电池的发电功率达到了96.75，这个功率接近于光伏电池，能耗远远高于微生物电池，这是一个很大的进展。
第二是CO2电化学捕集新技术
什么是清洁能源？关键是排放，怎么达到近零排放，因此碳捕集很重要。现在全球CO2捕集的主要方法是化学吸收法（物理吸附法、膜分离法）。目前普遍用的是美国研发的“一乙醇胺化学吸收法”，但其能耗和成本非常高，能不能提出一个新的捕集方法显得尤为重要。
我们提出一个高效CO2电化学捕集新原理新技术，突破性地利用质子耦合电子转移促进CO2吸收的创新原理，实现了等温、低能耗条件下捕集，就是把成本降下来了。捕集的能耗为67kwh/吨，仅为传统化学吸收法的1/5～1/9。成本约为9.4美元/吨CO2，仅为传统化学吸收法的1/4。这项技术我们现在仍然在攻关，如果做成的话，我们中国就有自己的低成本、低能耗的电化捕集技术，这样就解决了碳排放的问题。
第三是零碳排放的直接煤固体碳电池发电新技术
怎么攻关探索没有碳排放的能源？这是最重要的。现在无论IGCC（煤气化联合循环发电系统）和SOFC（间接煤燃料发电技术）技术都有碳排放，我们提出了零碳排放的直接煤固体燃料电池发电新技术（ZC-DCFC），它使用煤炭作为燃料，不需要燃烧，通过透氧膜实现与氧离子直接结合，释放电子，产生电能，就是说发电系统不通过燃烧，系统没有碳排出来。这是我们的攻关及研究的方向。如果这个技术做成，它就颠覆现有燃煤电厂IGCC发电方式。煤可通过直接煤固体燃料电池发电，而且能够破解煤炭发电的碳排放问题，本质上把煤炭变为清洁能源。现在大家都对煤炭有很大期望，我们核心是要发展清洁、高效的煤炭利用以及无碳排放的煤炭发电。
第四是海水直接制氢技术
现在制氢技术有煤制氢、天然气制氢和水制氢。把原料和碳汇考虑进去，水制氢是未来制氢的一个方向。我们知道全球淡水资源短缺，但是海水资源比较丰富，所以我们提出了海水制氢的技术。
目前我们海水制氢有两个需要攻关的重大问题，一是海水能不能不经淡化、直接制氢？二是水制氢的成本能不能降下来？基于此，我们提出了能否用物理力学与电化学相结合的新原理，彻底隔绝海水离子的同时，实现海水直接电解制氢。这个就是无淡化、不额外能耗的海水高效原位直接电解制氢原理与技术模型。我们发现海水原位无淡化直接电解制氢技术具有超过85h的稳定制氢能力，电解能耗与现有工业碱性电解淡水制氢能耗相当，是一个无海水淡化过程，无海水泵送运输过程、无海水污染处理过程、无海水制氢设备平台的海水制氢技术。
未来海水原位无淡化直接电解制氢技术可从以下几个方面进行展望，一是与再生能源相结合，设立沿岸海水原位无淡化直接电解制氢工厂，以及浮岛式海上风电原位海水无淡化直接电解制氢工厂；二是可形成海上风力发电、光伏发电与原位海水制氢的多能互补一体化体系的新能源产业；最后可以探索推广工业含盐、含酸、含碱废水原位制氢，实现废液循环利用。因此海水原位无淡化直接电解制氢技术在理论、技术以及战略上均具有重要意义。
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