2017年5月,中科院大連化學物理研究所孫劍、葛慶杰的團隊,在國際學術期刊上公布了一項成果:用二氧化碳加氫,直接合成出汽車能燒的汽油。
這項工作被《自然》雜志選為研究亮點,報道文章發表于2017年5月2日的《自然·通訊》,審稿人稱其為"二氧化碳催化轉化領域的突破性進展"。網上流傳的"三塊錢一升",就是從這兒演化來的。
這數字到底靠不靠譜?得看它是怎么算出來的。
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按科研團隊和媒體后來的測算,如果實現規模化量產,一噸的成本大約4300元,折下來一升差不多兩塊七。技術參數上,二氧化碳和氫氣的轉化率能到95%,汽油在含碳產物中的選擇性超過85%,產品辛烷值90以上、達到國VI標準。
數據是真的漂亮,問題在于——這是"理想狀態下"的賬,現實里能不能兌現,是另一碼事。而且很多人有個誤會,以為這技術2017年就"成熟得能加油"了。
這套技術從實驗室小試起步,經歷了催化劑噸級放大、中試工藝設計,2020年才建成千噸級中試裝置,2021年10月通過72小時現場考核;2022年3月,全球首套千噸級二氧化碳加氫制汽油中試裝置在山東開車成功,產出符合國VI標準的清潔汽油。
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注意,這是"中試",離工廠大規模生產還隔著好幾道坎。
先說人造汽油到底強在哪,這樣才明白國家為啥沒直接否掉它。第一個長處是品質穩。
石油看產地、看煉廠手藝,你去不同加油站,車子動力多少有點差別。而人造汽油是在反應器里一步步"調"出來的,各項指標可控,辛烷值又高又穩。
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說白了,它更像標準化的工業品,而不是"看天吃飯"的天然產物,這一點對發動機反而更友好。第二個長處,也是它最被看重的一點——碳循環。
普通汽油是把地下的碳挖出來燒掉、排到天上;人造汽油反過來,原料本身就是二氧化碳,等于把排出去的碳又抓回來用一遍。理論上,只要電和氫都是干凈的,這一圈下來碳排放能大幅壓縮。
在全球都盯著"雙碳"目標的今天,這種"變廢為寶"的思路,天然帶著政策光環。第三個長處站在國家高度:能源安全。
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中國的底子是"多煤少油",原油每年要大量進口,這碗飯端在別人手里,關鍵時刻容易受制。人造汽油如果能頂上來,等于多了一條不靠油田的備用路。
這項技術被認為不僅能實現二氧化碳資源化利用,還有利于可再生能源儲運,為解決國家能源安全、實現"雙碳"目標提供新策略。這份戰略價值,才是它真正的分量所在。
好處說完,該潑冷水了。第一盆:產量小得可憐。目前這類裝置還停留在"千噸級",也就是一年造幾千噸的水平。
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可中國一年要消耗多少油?那是以億噸計的量級。拿幾千噸去填幾億噸的窟窿,連塞牙縫都不夠。
技術能"跑通"和能"頂用",中間差著成千上萬倍的規模鴻溝,這不是加幾臺設備就能補上的。第二盆:原料本身就貴、就難。
造這油要兩樣東西,純二氧化碳和氫氣,偏偏這兩樣都不好弄。二氧化碳得靠碳捕集技術從工廠煙氣里"摳"出來,這一步就極耗錢耗能;氫氣目前主要靠電解水,而真正干凈的"綠氫",還得用風電光伏發的電去電解。
原料這一頭沒理順,后面所有的"低成本"都是空中樓閣。好在氫這一塊,這兩年是真在往前沖。
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作為我國首個萬噸級綠氫項目,中石化新疆庫車項目2023年6月產氫、8月建成投產,設計年產綠氫2萬噸,預計2026年達到滿負荷生產目標,滿產后每年可減少約48.5萬噸二氧化碳排放。成本也在往下走。
以電解水制氫為例,綠氫成本相比2020年下降了將近40%到50%,在經濟性上越來越有競爭力。方向對了,但"還不夠便宜"這四個字,依舊壓在頭頂。
第三盆冷水最扎心——能量賬不劃算。把電變成氫、氫再合成油、油最后燒掉推車,這么一大圈折騰,每一步都在漏能量,轉下來電能利用率低得可憐。
可要是把同樣的電,直接充進電動車電池,利用率高得多,中間還省了捕碳、制氫那一堆繁瑣工序。同樣一度電,一邊抄近道直達,一邊七拐八彎,國家的賬本會往哪邊倒,幾乎不用想。
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這就點破了核心邏輯:人造汽油不是"做不出來",而是現階段"不劃算"。國家推廣一樣東西,從來不只看實驗室能不能成,更要算全社會的總賬。
眼下電動車、充電樁這條路已經跑順,產業鏈成熟、成本一路下探,人造汽油拿什么跟它搶有限的綠電和資金?在最容易落地的家用出行這塊,它確實沒優勢。
那它是不是就沒戲了?恰恰相反,政策風向給它指了條更聰明的活路。
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6月25日,國家發展改革委、國家能源局印發《新型能源體系建設"十五五"規劃》,首次在國家級能源總體規劃中,把氫能和綠色燃料納入非化石能源供給體系,明確2030年可再生能源制氫規模達到200萬噸的目標。
這意味著,合成燃料被正式排進了國家的能源牌局。
關鍵在于"用在哪"。
規劃里明確要推動氫氨醇在發電、交通運輸、化工冶金、規模儲能等領域應用,并支持上海建設國際航運綠色燃料加注中心。換句話說,飛機、遠洋大船這些沒法插根線充電的"難電氣化"領域,才是合成燃料真正的主戰場。
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把寶貴的綠氫用在電池夠不著的地方,這才是當下最劃算的排兵布陣。產業界也是這個判斷。
大連化物所的孫劍此前就坦言,未來還需解決提高過程穩定性、技術經濟性等問題,希望早日讓技術造福百姓。而在甲醇這條相近路線上,李燦院士團隊的"液態陽光"已經走得更遠。
大連化物所研發的千噸級液態太陽燃料合成示范項目,用光伏發電電解水制氫、再把二氧化碳加氫轉化為綠色甲醇,配套10兆瓦光伏電站,總投資約1.4億元。路子是同一條,只是先從甲醇切入。
再說個容易被忽略的角度——軍事和特殊場景。遠海作戰的艦艇、偏遠的島礁哨所,補給燃料是老大難。
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如果能就地取材、用海水和空氣里的二氧化碳合成油料,等于給遠海力量松了綁。早年美國海軍研究"海水制油",打的就是這個算盤。
所以這項技術在民用市場之外,還有一塊"錢換不來"的戰略價值,這也是國家愿意持續投入的原因之一。
一頭是電動車已經把家用市場吃得差不多,另一頭是綠氫、碳捕集剛從示范往規模化爬坡,成本還沒降到平價。人造汽油恰好卡在夾縫里——向上比不過電動車,向下原料還壓不下來。
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它不是被淘汰,而是在排隊,等碳捕集更便宜、綠氫更充裕、綠電更富余的那一天。說到底,"三塊一升"之所以讓人念念不忘,是因為它精準戳中了大家對油價的痛。
但把它當成馬上要發的福利,就想岔了。技術上的"能做到"、經濟上的"值得做"、戰略上的"該先做",完全是三回事。
中國這些年在氫能和綠色燃料上真金白銀地投、按部就班地推,恰恰說明國家沒放棄這條路,只是走得穩、走得有先后。等條件成熟的那天,它未必以"加滿一箱三塊錢"的方式回來,但它循環用碳、端穩能源飯碗的價值,一定還在那兒等著被兌現。
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