《开讲啦》：二氧化碳能发电？你没听错！

你有没有想过，电到底是怎么来的？烧煤、烧天然气、烧核燃料，然后用产生的高温蒸汽推动涡轮机，人类靠这种“烧开水”的办法发电已超过百年历史，但现在，这个方法被一群中国科学家颠覆了。他们把发电的“工质”从水蒸气换成了二氧化碳。对，就是那个你天天呼出、被认为是温室效应元凶的二氧化碳。

2025年，全球首台商用超临界二氧化碳发电机组“超碳一号”正式商运。这套“全球第一”的超临界二氧化碳发电机组相比传统方式，发电效率提升85%以上，场地需求减少50%，每年更是能多发7000万千瓦时电力——这足够一个普通家庭使用24000多年。

本期《开讲啦》中核集团首席科学家、“超碳一号”总设计师黄彦平登上节目舞台，与广大青年分享他如何把二氧化碳发电这一“不可能的任务”从幻想变为现实。

“烧开水”OUT了

从瓦特改良蒸汽机开始，全世界的火电厂、核电厂本质都是“烧开水”——把水烧开，变成蒸汽，推动涡轮机，转出电来。但这个“老办法”有个硬伤：先把水加热成水蒸气，水蒸气做完功再冷凝成水，循环往复。这一来二去，能量转换效率存在天花板，系统复杂而庞大，负荷变化比较慢。

科学家们想过很多办法：直接利用机械能的风电、水电，用半导体材料的光伏发电……而黄彦平总师的思路更直接——既然“烧开水”问题这么多，那换个工质不就行了？

那为什么要选超临界二氧化碳呢？黄彦平做了个比喻：“传统蒸汽发电，就像先把水烧开变成高温蒸汽推动机器，做完功又要变回水；而选用超临界二氧化碳，没有这个‘开锅’的相变过程。更关键的是——它密度堪比液体，黏度却只有水的六分之一。发完电后，温度压力降了，但它还是它，不需要再处理。”

主持人撒贝宁听后感叹：“文科生终于听懂了一回！”

全球“第一套”！

中国科学家攻克77年世界难题

超临界二氧化碳发电，人类已经等了77年。

早在1948年，科学家舒哲（Sulzer）就提出可以用超临界二氧化碳实现热功转换。但这个设想一直停留在论文里——因为它需要跨越一道几乎不可能的坎：换热器。

为什么换热器这么难？超临界二氧化碳必须在200个大气压（相当于2000米深海压力）、400-700℃的高温下工作。一旦换热器内部通道密封不严，200个大气压会直接把金属板撕碎，发生安全事故。“最早我们不知道怎么造出来这玩意儿，全世界都找不到答案。”黄彦平回忆。

转机出现在一次国际会议上，有人给了黄彦平一块实验室的“边角料”。他拿回来反复研究，发现了一种叫“真空扩散焊”的工艺或许可能行得通。可当团队准备从国外采购关键设备时，却被封锁了。黄彦平回过头来又开始在国内的科研院所调研，北边到佳木斯、南边到海南岛、东边到上海，一直到西南——所有可能涉及这个方向的厂家都找了个遍，终于找到了西北工业大学的团队，他们愿意不计代价、不计成本地进行研发。

经过一系列努力，我国自主研制的全球首套50MW级商用超临界二氧化碳换热器诞生。这套换热器成功地将7000片2.5米长的换热芯片焊在了一起，而且它的换热比表面积达到1200㎡/m³——是传统换热器的10倍。这意味着，要达到同样的换热效果，它的体积只需要传统换热器的十分之一。

“无论从焊接体积、换热功率、制造工艺、设备可靠性来讲，我们现在已经走到了国际的最前列。”黄彦平说。

凌晨3点的那通电话

他等了整整10年

2009年，黄彦平带领3个人，踏入了这个国内无人涉足的领域。有限经费、不断失败、外界质疑，他都扛了下来，最难熬的，是看不到头的等待。

在日复一日的实验中，发电机组像是一个永远长不大的孩子。每当功率接近满负荷，各种故障便如期而至，仿佛一道无法逾越的天堑。连黄彦平自己都开始动摇：是不是我们真的没吃透这项技术？是不是这条路根本走不通？

这种焦虑，不仅折磨着他，也悄悄改变了旁人的态度。黄彦平后来回忆那段时光，“机器刚装起来的时候周围人都很兴奋，打电话问什么时候发电。后来拖了一个月，大家就问‘怎么样了’。三个月后变成‘新技术不好吃透，继续弄吧’。半年后，见面就只会问‘吃了吗’——压根不提发电的事了。”甚至，连朝夕相处的同事也开始用玩笑来缓解尴尬：“黄老师，您是不是太紧张了？要不您别来了，让我们自己慢慢摸索吧。”

有一次，黄彦平去北京出差。半夜三点，手机突然震动，是实验队长的电话。没有寒暄，只有颤抖的声音穿透夜色：“成了！”那一刻，黄彦平百感交集，他说：“我那时候人的状态是蒙的。”

从2009年到现在，从三个人到一支队伍，黄彦平带领团队在一次次失败中坚守，在质疑声中前行，最终将“不可能”变成了“世界第一”。

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来源 | 央视一套

责编 | 王思淇

主编 | 刘洋

审校 | 李春平

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