凯发K8旗舰厅|三国敢达|迈向碳中和的绿电化学工业 Engineering
2025-06-04
中国工程院院刊《Engineering》发表了清华大学化学工程系✿★★✿、绿色化学反应工程与技术北京市重点实验室唐城✿★★✿、张强撰写的观点述评“Green Electrification of the Chemical Industry Toward Carbon Neutrality”(迈向碳中和的绿电化学工业)✿★★✿,文章聚焦化学工业的绿电化发展✿★★✿,探讨了其在实现碳中和目标进程中的关键作用✿★★✿、面临挑战及应对策略太阳能产业✿★★✿,✿★★✿。
我国要实现碳中和✿★★✿,推动社会可持续发展✿★★✿,在能源✿★★✿、工商业和社会经济等领域进行系统性变革迫在眉睫✿★★✿。数据显示✿★★✿,中国近 90% 的二氧化碳排放来自能源部门三国敢达✿★★✿,其中电力✿★★✿、工业✿★★✿、交通和建筑是主要排放源✿★★✿。到 2060 年✿★★✿,以风能和太阳能为主的可再生能源发电将占中国能源消费 80% 以上✿★★✿,“绿电化” 将成为各行各业脱碳的重要手段✿★★✿,化学工业也不例外✿★★✿。
我国化学工业碳排放量占社会总排放量的 6% - 10%✿★★✿,由于 “富煤贫油少气” 的资源禀赋✿★★✿,间接碳排放份额更高✿★★✿。绿电化工虽在国际上受到关注✿★★✿,提出了一些新概念凯发K8旗舰厅✿★★✿,但因发展目标和路线图不明确✿★★✿、技术成熟度低等问题✿★★✿,研究和示范进展缓慢✿★★✿。
为此✿★★✿,文章提出绿电化工发展的五类策略 “绿电”“绿热”“绿氢”“绿燃” 和 “绿化”✿★★✿,并规划了不同阶段的发展重点(图1)✿★★✿。
在短期(2022 - 2030 年)✿★★✿,着重发展 “绿电” 和 “绿热”✿★★✿。“绿电” 方面凯发K8旗舰厅✿★★✿,化学工业是电力密集型产业✿★★✿,通过低碳电网或分布式可再生能源替代火电✿★★✿,有望降低 35% 的碳排放量✿★★✿。但可再生能源的波动性✿★★✿、间歇性与化工过程稳定运行存在矛盾✿★★✿。研发重点包括揭示动态电力工况影响✿★★✿、提高设备运行本征柔性✿★★✿、优化综合能源运营模式等✿★★✿。“绿热” 方面✿★★✿,不同温度的工业用热在化学工业中作用重要✿★★✿,“绿热” 技术虽高效便捷✿★★✿,但在规模拓展✿★★✿、经济可行性等方面面临挑战✿★★✿。研发重点在于开发示范可规模化技术三国敢达✿★★✿、研究电加热对反应机理的影响✿★★✿、重新设计工艺过程等凯发K8旗舰厅✿★★✿。
从中期(2030 - 2045 年)来看✿★★✿,“绿氢” 和 “绿燃” 成为关键✿★★✿。“绿氢” 由可再生能源或低碳电网供电电解水制氢✿★★✿,在能源转型和工业脱碳中至关重要✿★★✿,但成本偏高✿★★✿、储存运输技术不成熟等问题亟待解决✿★★✿。研发需聚焦催化材料创新三国敢达✿★★✿、研究性能衰减与失效机制✿★★✿、推动分布式制氢 - 用氢示范✿★★✿。“绿燃” 将 “绿氢” 转化为低碳液体燃料✿★★✿,能助力交通等部门脱碳✿★★✿,不过目前受限于成本✿★★✿、效率和工艺集成等问题✿★★✿,研发要确定有价值的路线和场景✿★★✿、开发新型催化剂凯发K8旗舰厅✿★★✿、优化系统集成✿★★✿。
长期(2045 - 2060 年)发展则关注 “绿化”✿★★✿。该技术可利用可再生原料✿★★✿、模块化反应器进行现场按需操作✿★★✿,但仍处于初期阶段✿★★✿。研发重点包括开发新型电催化剂✿★★✿、优化电化学反应器设计✿★★✿、定制分布式应用场景等✿★★✿。
推动化学工业的绿电化是其绿色转型和低碳发展的重要方向✿★★✿,不同途径之间高度融合与互补✿★★✿,能带来诸多积极效益✿★★✿。但这一新兴领域也面临新的风险和挑战✿★★✿。
基于此✿★★✿,文章从国家✿★★✿、行业和学术层面提出建议✿★★✿。国家层面要加快制定远景规划和行动方案✿★★✿,出台法规和支持政策✿★★✿,加强风险管理和整体规划凯发K8旗舰厅✿★★✿。行业层面需制定细分领域技术路线图和目标✿★★✿,建设数据库✿★★✿,建立产业创新联盟凯发k8国际官网✿★★✿!✿★★✿。学术层面应成立专业委员会和学术团体✿★★✿,促进交流合作✿★★✿,解决全生命周期评估✿★★✿、储能技术发展✿★★✿、智能化工建设新能源✿★★✿,✿★★✿、材料设备创新以及原理创新等关键科学问题和共性技术难题✿★★✿。
随着我国对碳中和目标的持续推进✿★★✿,绿电化工的发展前景广阔✿★★✿。此次研究为化学工业的绿色转型提供了清晰路径✿★★✿,有望助力我国化工和能源行业实现绿色✿★★✿、低碳✿★★✿、高质量发展✿★★✿。
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