北京
9月24日，由上海市政协发起并主管，上海市政协科技和教育委员会、复旦大学、中共上海市科学技术工作委员会、市科学技术委员会、市科学技术协会和世界顶尖科学家协会等单位共同举办的“浦江科学大师讲坛”第十五期在复旦大学相辉堂开讲。中国科学院院士、复旦大学未来能源高等研究院院长包信和以“催化能源革命：重塑零碳未来的分子基础”为题作主旨报告。
为什么要研究能源？包信和说，“我国石油对外依存度高达约73%，天然气达约45%。这意味着，我们的能源饭碗，很大程度上端在别人手里。构建新型绿色低碳能源体系，不仅是'双碳'目标的需求，更是国家安全的战略底线。”
未来绿色低碳能源体系的底层逻辑是什么？在包信和看来，这一体系的底层逻辑是化石燃料驱动转化为可再生电力驱动，基本结构是可再生能源转化为电力、电气化与分子燃料。
包信和描绘的未来能源图景，是一个“电子与分子”共舞的时代。电力将成为主体，但氢气难储运，因此需要将其转化为甲醇、氨等“分子燃料”。他特别强调“先立后破”：先立起可再生能源的“大厦”，再逐步破除对化石能源的依赖。在这个过程中，催化科学不是要立刻“消灭”煤炭，而是要让煤炭的利用方式发生质变——从“烧煤”变成“分子炼煤”。
“催化剂就像一把剪刀，”包信和形象地解释，“我们直接把煤剪成我们需要的化学品，而不是先把它烧成一氧化碳再重组。”他说，甚至，利用高温等离子体，未来可以直接把煤变成乙炔，这个过程理论上不排二氧化碳，也不耗水。
催化科学，是物质转化的核心基础学科，也是驱动能源体系迭代升级、支撑从化石能源向可再生能源跨越的底层根基。包信和认为，“化学反应像爬一座高山，普通人爬不上去。催化做的事，就是把高山挖成几个矮山头，让反应更容易翻过去。”他多年研究的“纳米限域催化”，就是这个“挖山”的过程。基于相关原理，团队发明了OXZEO技术，实现了煤基合成气一步制低碳烯烃。
AI for Science赋能催化研究拥有许多新的方向。从基于AI和数据驱动的催化剂精准设计与制备，到AI和大数据融合辅助的结构表征和机理反演，再到AI赋能催化过程开发，“AI+催化”研究的未来可期。
“AI虽能快速获取知识，但创新源于人脑对知识的内化与重组。”包信和认为，“只有具备扎实的基础知识和领域结构认知，才能有效利用AI进行批判性思考和原创性研究。”
对于同学们的现场提问，包信和回答，“人类所有能源本质上都来自太阳。如果直接用太阳能分解水，能源效率为1%~2%。但是太阳能转化为电能源效率为20%~30%；再用电来分解水，能源效率为80%。总体而言，把太阳能先转化为电，效率更高。氨作为零碳燃料，在未来具有很大的发展潜力。科学是不断进步的，希望有志的青年人可以通过研究推动光催化的发展。”
“个人需要筑牢基础，顺应时代之势，投身国家有重大需求的行业领域，扎实地进行研究工作。”寄语未来，包信和勉励同学们，“每个人的成长都与国家的发展休戚与共。”
市政协各专门委员会、市科技工作党委、市科委、市教委、市科协、顶科协等单位负责人，部分市政协委员、区政协委员，上海市各高校、中学师生以及科研人员等参加。
原创：政协联线
作者：政协联线记者 董潇韩（活动主办方供图）
原标题：《未来能源的底层逻辑是什么？浦江科学大师讲坛第十五期为您揭秘》
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