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