中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)成功設(shè)計(jì)新型高性能催化劑，在?CO₂加氫一步轉(zhuǎn)化高選擇性合成汽油方面取得新突破（圖?5）。在該催化劑上，CO₂加氫烴類產(chǎn)物中汽油餾分的選擇性高達(dá)?80％，而?CH₄僅有?1％，且烴類組分以高辛烷值的異構(gòu)烴為主，因此是航空汽油和車用汽油的優(yōu)良替代燃料，具備了示范應(yīng)用的條件。該工作被認(rèn)為是?CO₂轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的一大突破，為?CO₂轉(zhuǎn)化為化學(xué)品及燃料提供了重要的平臺(tái)。

 圖 5 二氧化碳加氫直接制汽油生產(chǎn)路線

以核能耦合?CO₂加氫直接制汽油為例，采用高溫氣冷堆驅(qū)動(dòng)的高溫蒸汽電解工藝為：?jiǎn)挝粴錃獾纳a(chǎn)能耗為?34．01?千瓦時(shí)／千克，以?0．3?元／千瓦時(shí)的核能發(fā)電電價(jià)為基準(zhǔn)，所產(chǎn)氫氣的盈虧平衡價(jià)為?13．42?元／千克。采用?CO₂加氫制汽油工藝生產(chǎn)高附加值的油品，噸油品耗氫量為?6?000?立方米，其中汽油的選擇性為?78．6％，扣除燃料氣等副產(chǎn)品后，汽油生產(chǎn)成本為?7?622?元／噸?；谖覈?guó)目前的汽油出廠價(jià)，考慮未來(lái)化石能源利用的限制，國(guó)家對(duì)清潔燃料的推廣以及碳稅政策的實(shí)施，當(dāng)碳稅高于?286?元／噸時(shí)，該系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力將逐漸顯現(xiàn)。

截至?2018?年底，我國(guó)投入商業(yè)運(yùn)行的核電機(jī)組額定裝機(jī)容量達(dá)到?44?645．16?兆瓦時(shí)，累計(jì)發(fā)電量為?2?865．11?億千瓦時(shí)。根據(jù)中國(guó)《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，2020?年全國(guó)核電裝機(jī)將達(dá)到?5?800?萬(wàn)千瓦，2030?年將進(jìn)一步達(dá)到?1．36?億千瓦，發(fā)電量達(dá)到約?10?000?億千瓦時(shí)。若考慮用于該技術(shù)的核能發(fā)電量比例?2020?年為?10％，2030?年上升至?30％。則?2020?年使用核能耦合?CO₂制汽油工藝，可生產(chǎn)清潔汽油?155?萬(wàn)噸，生產(chǎn)過(guò)程直接消耗?CO₂610?萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值?93?億元，CO₂總減排量達(dá)?1?063?萬(wàn)噸；2030?年，汽油產(chǎn)品增加至?1?100?萬(wàn)噸，直接消耗?CO₂4?280?萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值高達(dá)?660?億元，CO₂總減排量進(jìn)一步上升至?7?480?萬(wàn)噸，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

針對(duì)零碳能源耦合二氧化碳的轉(zhuǎn)化利用工藝，未來(lái)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題包括：開(kāi)發(fā)廉價(jià)高效的電極材料，實(shí)現(xiàn)工業(yè)級(jí)電解水工藝的開(kāi)發(fā)；通過(guò)合成方法學(xué)、新材料與新結(jié)構(gòu)的創(chuàng)制、催化構(gòu)效關(guān)系的認(rèn)識(shí)等，實(shí)現(xiàn)高活性、高選擇性和高穩(wěn)定性催化劑的規(guī)?；苽洌唤鉀Q反應(yīng)器與催化劑匹配過(guò)程強(qiáng)化技術(shù)，克服傳遞過(guò)程限制，有效提升反應(yīng)器效率與操作彈性、穩(wěn)定性。

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