2017年5月,中科院大连化学物理研究所孙剑、葛庆杰的团队,在国际学术期刊上公布了一项成果:用二氧化碳加氢,直接合成出汽车能烧的汽油。
这项工作被《自然》杂志选为研究亮点,报道文章发表于2017年5月2日的《自然·通讯》,审稿人称其为"二氧化碳催化转化领域的突破性进展"。网上流传的"三块钱一升",就是从这儿演化来的。
这数字到底靠不靠谱?得看它是怎么算出来的。
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按科研团队和媒体后来的测算,如果实现规模化量产,一吨的成本大约4300元,折下来一升差不多两块七。技术参数上,二氧化碳和氢气的转化率能到95%,汽油在含碳产物中的选择性超过85%,产品辛烷值90以上、达到国VI标准。
数据是真的漂亮,问题在于——这是"理想状态下"的账,现实里能不能兑现,是另一码事。而且很多人有个误会,以为这技术2017年就"成熟得能加油"了。
这套技术从实验室小试起步,经历了催化剂吨级放大、中试工艺设计,2020年才建成千吨级中试装置,2021年10月通过72小时现场考核;2022年3月,全球首套千吨级二氧化碳加氢制汽油中试装置在山东开车成功,产出符合国VI标准的清洁汽油。
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注意,这是"中试",离工厂大规模生产还隔着好几道坎。
先说人造汽油到底强在哪,这样才明白国家为啥没直接否掉它。第一个长处是品质稳。
石油看产地、看炼厂手艺,你去不同加油站,车子动力多少有点差别。而人造汽油是在反应器里一步步"调"出来的,各项指标可控,辛烷值又高又稳。
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说白了,它更像标准化的工业品,而不是"看天吃饭"的天然产物,这一点对发动机反而更友好。第二个长处,也是它最被看重的一点——碳循环。
普通汽油是把地下的碳挖出来烧掉、排到天上;人造汽油反过来,原料本身就是二氧化碳,等于把排出去的碳又抓回来用一遍。理论上,只要电和氢都是干净的,这一圈下来碳排放能大幅压缩。
在全球都盯着"双碳"目标的今天,这种"变废为宝"的思路,天然带着政策光环。第三个长处站在国家高度:能源安全。
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中国的底子是"多煤少油",原油每年要大量进口,这碗饭端在别人手里,关键时刻容易受制。人造汽油如果能顶上来,等于多了一条不靠油田的备用路。
这项技术被认为不仅能实现二氧化碳资源化利用,还有利于可再生能源储运,为解决国家能源安全、实现"双碳"目标提供新策略。这份战略价值,才是它真正的分量所在。
好处说完,该泼冷水了。第一盆:产量小得可怜。目前这类装置还停留在"千吨级",也就是一年造几千吨的水平。
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可中国一年要消耗多少油?那是以亿吨计的量级。拿几千吨去填几亿吨的窟窿,连塞牙缝都不够。
技术能"跑通"和能"顶用",中间差着成千上万倍的规模鸿沟,这不是加几台设备就能补上的。第二盆:原料本身就贵、就难。
造这油要两样东西,纯二氧化碳和氢气,偏偏这两样都不好弄。二氧化碳得靠碳捕集技术从工厂烟气里"抠"出来,这一步就极耗钱耗能;氢气目前主要靠电解水,而真正干净的"绿氢",还得用风电光伏发的电去电解。
原料这一头没理顺,后面所有的"低成本"都是空中楼阁。好在氢这一块,这两年是真在往前冲。
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作为我国首个万吨级绿氢项目,中石化新疆库车项目2023年6月产氢、8月建成投产,设计年产绿氢2万吨,预计2026年达到满负荷生产目标,满产后每年可减少约48.5万吨二氧化碳排放。成本也在往下走。
以电解水制氢为例,绿氢成本相比2020年下降了将近40%到50%,在经济性上越来越有竞争力。方向对了,但"还不够便宜"这四个字,依旧压在头顶。
第三盆冷水最扎心——能量账不划算。把电变成氢、氢再合成油、油最后烧掉推车,这么一大圈折腾,每一步都在漏能量,转下来电能利用率低得可怜。
可要是把同样的电,直接充进电动车电池,利用率高得多,中间还省了捕碳、制氢那一堆繁琐工序。同样一度电,一边抄近道直达,一边七拐八弯,国家的账本会往哪边倒,几乎不用想。
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这就点破了核心逻辑:人造汽油不是"做不出来",而是现阶段"不划算"。国家推广一样东西,从来不只看实验室能不能成,更要算全社会的总账。
眼下电动车、充电桩这条路已经跑顺,产业链成熟、成本一路下探,人造汽油拿什么跟它抢有限的绿电和资金?在最容易落地的家用出行这块,它确实没优势。
那它是不是就没戏了?恰恰相反,政策风向给它指了条更聪明的活路。
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6月25日,国家发展改革委、国家能源局印发《新型能源体系建设"十五五"规划》,首次在国家级能源总体规划中,把氢能和绿色燃料纳入非化石能源供给体系,明确2030年可再生能源制氢规模达到200万吨的目标。
这意味着,合成燃料被正式排进了国家的能源牌局。
关键在于"用在哪"。
规划里明确要推动氢氨醇在发电、交通运输、化工冶金、规模储能等领域应用,并支持上海建设国际航运绿色燃料加注中心。换句话说,飞机、远洋大船这些没法插根线充电的"难电气化"领域,才是合成燃料真正的主战场。
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把宝贵的绿氢用在电池够不着的地方,这才是当下最划算的排兵布阵。产业界也是这个判断。
大连化物所的孙剑此前就坦言,未来还需解决提高过程稳定性、技术经济性等问题,希望早日让技术造福百姓。而在甲醇这条相近路线上,李灿院士团队的"液态阳光"已经走得更远。
大连化物所研发的千吨级液态太阳燃料合成示范项目,用光伏发电电解水制氢、再把二氧化碳加氢转化为绿色甲醇,配套10兆瓦光伏电站,总投资约1.4亿元。路子是同一条,只是先从甲醇切入。
再说个容易被忽略的角度——军事和特殊场景。远海作战的舰艇、偏远的岛礁哨所,补给燃料是老大难。
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如果能就地取材、用海水和空气里的二氧化碳合成油料,等于给远海力量松了绑。早年美国海军研究"海水制油",打的就是这个算盘。
所以这项技术在民用市场之外,还有一块"钱换不来"的战略价值,这也是国家愿意持续投入的原因之一。
一头是电动车已经把家用市场吃得差不多,另一头是绿氢、碳捕集刚从示范往规模化爬坡,成本还没降到平价。人造汽油恰好卡在夹缝里——向上比不过电动车,向下原料还压不下来。
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它不是被淘汰,而是在排队,等碳捕集更便宜、绿氢更充裕、绿电更富余的那一天。说到底,"三块一升"之所以让人念念不忘,是因为它精准戳中了大家对油价的痛。
但把它当成马上要发的福利,就想岔了。技术上的"能做到"、经济上的"值得做"、战略上的"该先做",完全是三回事。
中国这些年在氢能和绿色燃料上真金白银地投、按部就班地推,恰恰说明国家没放弃这条路,只是走得稳、走得有先后。等条件成熟的那天,它未必以"加满一箱三块钱"的方式回来,但它循环用碳、端稳能源饭碗的价值,一定还在那儿等着被兑现。
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