2026年政府工作報告提出，培育氫能、綠色燃料等新增長點。由此，綠色燃料在實驗室探索、示范工程和產(chǎn)業(yè)討論之外，進一步進入政策視野。

綠色燃料并不是憑空出現(xiàn)的新概念。綠色氫能、綠色甲醇、綠色氨、可持續(xù)航空燃料(SAF)以及電轉(zhuǎn)液(PtL)燃料等，都可納入這一范疇。與此同時，合成氨、甲醇合成、費托合成等反應(yīng)和工藝已有漫長的發(fā)展歷史。

在“雙碳”的大背景下，這些并不“年輕”的反應(yīng)和工藝，給學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界帶來了哪些新機遇，又提出了哪些新挑戰(zhàn)?

近日，在中國科學院學部主辦的“綠色氫氨醇燃料”科學與技術(shù)前沿論壇上，來自能源、化工、材料、交通等領(lǐng)域的120多位專家學者，展開了深入討論。

氫為樞紐，助力碳中和

“燃料本身沒有顏色，關(guān)鍵在于合成原料和合成方法是不是綠色。”中國科學院院士包信和在論壇總體報告中指出，當今能源體系是一個多能融合體系，化石能源、可再生能源、核能等共同向終端用戶提供熱、電和液體燃料。

面向未來，可再生能源發(fā)電占比將持續(xù)提高，但風電、光伏等可再生能源具有波動性。如何高效消納綠電，并將其轉(zhuǎn)化為熱能和綠色燃料，正在成為化學、能源和工程技術(shù)領(lǐng)域的重要課題。

在此過程中，氫能扮演著關(guān)鍵角色。它兼具能源和原料屬性，不僅可以燃燒放熱，也能作為還原劑參與化學反應(yīng)，將可再生能源轉(zhuǎn)化后引入交通、工業(yè)、化工等難以直接電氣化的領(lǐng)域。“氫能是實現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵。”包信和強調(diào)。

這也是綠色氫氨醇燃料的基礎(chǔ)邏輯，即先把綠電轉(zhuǎn)化為綠氫，再由綠氫與碳源、氮源等結(jié)合，形成不同類型的綠色燃料。換言之，氫是中間樞紐，甲醇、二甲醚、合成油、氨等則是不同場景下的能源載體。

其中，甲醇屬于碳基燃料，具有較成熟的化工基礎(chǔ)和應(yīng)用場景。從綠色角度看，甲醇不僅需要綠氫，還需要綠色碳源。碳源從哪里來、是否足夠低碳、如何核算和認證，都會影響綠色甲醇的真實“含綠量”。

對此，包信和認為可以優(yōu)先考慮“藍色”碳基燃料，即以煤炭等化石能源燃燒過程中捕集的二氧化碳作為碳源，制備過程中使用了碳捕集與封存(CCS)、碳捕集利用與封存(CCUS)等技術(shù)。

氨的邏輯則有所不同。由于不含碳，液氨作為燃料具有天然的低碳優(yōu)勢。但如何在更溫和條件下高效合成氨、低能耗分解氨、安全高效燃燒、控制氮氧化物排放等問題，同樣是當前發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)。

中國工程院院士徐南平指出：“膜反應(yīng)器技術(shù)有可能在較低溫度、較低壓力條件下實現(xiàn)氨的工業(yè)生產(chǎn)，但仍需攻克膜材料制備、流程優(yōu)化設(shè)計等一系列問題。”

這種多線并行的方式，也展現(xiàn)了綠色燃料發(fā)展的多種可能路徑。具體使用哪種燃料，則應(yīng)結(jié)合發(fā)展階段、資源條件和應(yīng)用場景作出判斷，重點考量含氫量、能量密度、碳排放、成本和終端使用方式等因素。

跨過成本這道門檻

綠色燃料要想大規(guī)模應(yīng)用，成本是繞不開的話題。以綠甲醇為例，其成本中超過三分之二來自制氫過程，而氫氣價格又高度依賴電價。粗略估算，電價乘以50再加5元，約等于每公斤氫氣價格。

與會專家認為，跨過成本門檻，并不意味著簡單追求最低價格，而是要在安全、低碳和經(jīng)濟性之間找到可持續(xù)的平衡點。同時，還需要通過政策引導、認證體系建設(shè)和市場機制設(shè)計等方式分擔早期成本。

“降成本不僅僅是效益問題，更是能源轉(zhuǎn)型的必要條件。”徐南平舉例說，新能源汽車和光伏發(fā)電都經(jīng)歷了從補貼推動到成本下降，再到市場接手的過程。綠色氫氨醇燃料也必須經(jīng)歷類似過程。

“從經(jīng)濟性與技術(shù)可行性綜合考量，氫經(jīng)濟將沿著工業(yè)脫碳、低碳交通和長時儲能這三大路徑協(xié)同發(fā)展。”中國科學院院士鄭南峰認為，綠氫成本正逼近規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵拐點，應(yīng)進一步從全生命周期制氫成本的角度進行剖析。

他特別提醒，并非所有環(huán)節(jié)的成本都越低越好。在實際工程中，不能只盯著催化劑、膜電極或單臺設(shè)備價格，而要看整個系統(tǒng)能否長期穩(wěn)定運行。“比如，電解槽在綠氫生產(chǎn)成本中占比不高，但直接影響著工藝放大過程中的效率和可靠性。”

中國科學院院士孫立成把綠氫成本問題指向了更具體的技術(shù)環(huán)節(jié)。“陰離子交換膜電解水制氫有望擺脫對貴金屬催化劑的依賴，從而降低成本。但前提是進一步攻克膜的傳導性、穩(wěn)定性和機械強度等關(guān)鍵問題。”

中國科學院院士徐銅文對此表示贊同，并補充指出，陰離子交換膜材料的穩(wěn)定性應(yīng)在真實應(yīng)用場景下考察。“一些膜材料在實驗條件下可以保持較長穩(wěn)定性。但進入電堆后，除了膜本身的性能，催化劑、電極界面等均會影響膜的實際使用壽命。”

中國工程院院士聶紅介紹，航空煤油短期內(nèi)難以被電或氫直接替代，生物航煤是航空業(yè)減碳的重要途徑。但隨著未來用量增加，必須持續(xù)降低成本。目前，全球已開發(fā)多條SAF技術(shù)路線，中國也在推進多路線并行。但無論采取哪條路線，最終都要回到原料可獲得性、技術(shù)成熟度、產(chǎn)品收率和經(jīng)濟性的判斷。

從技術(shù)優(yōu)勢走向規(guī)則主動

如果說成本決定綠色燃料能否落地，規(guī)則和標準則決定中國能不能在未來產(chǎn)業(yè)競爭中占據(jù)主動。

“發(fā)展綠色氫氨醇燃料，首先要掌握話語權(quán)，制定相關(guān)標準，在此基礎(chǔ)上規(guī)劃發(fā)展路線圖。”活動現(xiàn)場，中國科學院院士段雪的觀點得到不少專家呼應(yīng)。

近年來，我國圍繞未來能源開展了一系列工作，在基礎(chǔ)研究、產(chǎn)業(yè)布局和市場培育等方面均已具備一定基礎(chǔ)。但在部分領(lǐng)域，相關(guān)工作仍主要參照歐洲標準體系推進。

包信和舉例，歐洲在碳捕集路徑上強調(diào)直接空氣捕集方案，但中國完全可以結(jié)合自身能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)實際，在煤炭燃燒等過程中直接捕集二氧化碳。

中國工程院院士丁文江也提到，國內(nèi)長期存在一種崇尚歐美標準和先例的評價慣性。“我曾在多個場合介紹我們團隊的工作，但不少人得知歐美及日本均無先例后，便對這款產(chǎn)品失去了興趣。”丁文江表示，“由中國主導的標準體系建設(shè)十分重要，但標準真正站穩(wěn)腳跟，還要依靠市場反饋、供需關(guān)系調(diào)整和實踐驗證。”

某種程度上，誰定義“綠色”，誰制定認證規(guī)則，誰掌握碳足跡核算方法，誰就可能在未來綠色燃料產(chǎn)業(yè)競爭和國際貿(mào)易中占據(jù)主動。

“綠色燃料發(fā)展不僅需要生產(chǎn)技術(shù)，還需要儲運、加注、安全環(huán)保等配套標準。比如上海港想建設(shè)用于未來船舶燃料加注的氨罐和庫區(qū)，但由于缺少相應(yīng)標準，實際推進受到了制約。”為此，中國工程院院士黃震呼吁，“加快建設(shè)適合我國國情的綠色燃料標準與認證體系，包括生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范、儲運、加注、安全、環(huán)保標準等。”

當然，成本要降下來，規(guī)則要立起來，最終仍要回到科學問題和工程問題。低溫電解體系制氫、廉價且規(guī)模化綠色碳源獲取、低成本高效率電催化合成氨等來自產(chǎn)業(yè)界的問題，正是當前能源領(lǐng)域基礎(chǔ)研究需要重點發(fā)力的方向。

目前，包信和正在推動長三角綠色燃料(綠氨)科技和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新示范區(qū)建設(shè)。示范區(qū)瞄準航運綠色燃料和數(shù)據(jù)中心綠色電源，聚焦可再生能源高效制氫、生物質(zhì)制綠色燃料、高效氨合成與利用、直接氨燃料電池及碳足跡標準建設(shè)等方向，聯(lián)合高校、研究機構(gòu)和企業(yè)力量，破解當前產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸。

中國科學院院士謝在庫提醒，發(fā)展綠色燃料必須從系統(tǒng)工程角度考慮。“科學家是重中之重，但只有科學家是不夠的。”他說，科學家、政府、企業(yè)、資本和政策環(huán)境需要形成“五位一體”的合力。