太陽能電解水制氫氣釋放西部能源紅利

在甘肅敦煌的廣闊沙地上，矗立著一座260米的高塔，它的周圍環繞著12000多面定日鏡。利用太陽能，這座熔鹽塔式光熱電站能夠24小時不間斷發電。

把太陽能轉化為電能是西部獨有的“能源紅利”，有了豐沛的電能，高效率、大規模的電解水制氫氣成為可能。

“我們早在2018年合作研發成功的堿水電解槽，每小時可生產一千立方米氫氣，與當時國際先進技術比肩。”在蘭州大學日前舉辦的“氫能與低碳中心”啟動會暨氫能與低碳中心蘭州論壇上，中國科學院院士、蘭州大學氫能與低碳中心主任李燦告訴記者，目前電轉氫效率已達到80%以上。

李燦說，隨著電解氫規模、效率、穩定性的提升，氫氣得以實現工業化生產。在高效催化劑的助力下，氫氣可以和二氧化碳反應生成“液態陽光”甲醇，用于工業生產中。

當前，實現巨量風、光發電的有效利用和就地消納是西部風光富集地區迫切需要解決的問題。“液態陽光”技術路線是以氫能為載體實現太陽能利用的有效路徑之一。

為響應國家能源轉型重大需求，蘭州大學成立氫能與低碳中心，旨在探索更多能源利用的途徑，構建西部氫能發展共同體。

“我們提出將太陽能轉化為燃料或化學品加以利用，從而通過適宜技術高效、便捷地使用綠電。”李燦表示，從利用新能源電力制氫到儲氫、運氫、用氫等不同環節，可能帶動上萬億規模的產業。

“但氫氣氣體密度很低，儲存運輸非常麻煩，將水直接電解為氫氣進行儲運難以落地。”李燦表示，“液態陽光”作為解決方案，既契合了工業減碳目標，又可實現氫能源的高效儲存和運輸。

“液態陽光”技術在甘肅省成功實施全球首套千噸級甲醇規模化合成示范工程，并通過鑒定；2024年，全球首個10萬噸級“液態陽光”燃料合成項目在內蒙古鄂爾多斯正式啟動建設，該技術進入產業化階段。

在綠電的氫能轉換及有效利用方面，蘭州大學具備產學研用優勢。中國工程院院士、蘭州大學校長楊勇平介紹，通過化學物理、大氣環境、能源動力等學科交叉，蘭州大學已在新一代光伏發電、電解水制氫材料及裝備、新型儲能技術、數值天氣預報等方面，形成了完整的產學研用全鏈條創新機制。蘭州大學還聯合校友企業隆基綠能公司開發出高效的晶硅太陽能電池、鈣鈦礦光伏組件及有機光伏器件，并完成了大型堿性電解槽制氫方案的研制工作。

楊勇平表示，未來，蘭州大學氫能與低碳中心將圍繞多能互補靈活發電、高效安全氫電融合、柔性低碳終端用能等方向持續開展攻關，加強與科研機構、重點行業和頭部企業的戰略合作，通過建成太陽能全鏈條的研發平臺和測試環境，構建真實服役條件下相關材料、電堆、裝備的研發平臺等多種基礎設施。