“老工艺”回答“新命题”，绿色燃料如何走向规模化
“老工艺”回答“新命题”，绿色燃料如何走向规模化
2026年政府工作报告提出，培育氢能、绿色燃料等新增长点。由此，绿色燃料在实验室探索、示范工程和产业讨论之外，进一步进入政策视野。
绿色燃料并不是凭空出现的新概念。绿色氢能、绿色甲醇、绿色氨、可持续航空燃料（SAF）以及电转液（PtL）燃料等，都可纳入这一范畴。与此同时，合成氨、甲醇合成、费托合成等反应和工艺已有漫长的发展历史。
在“双碳”的大背景下，这些并不“年轻”的反应和工艺，给学术界和产业界带来了哪些新机遇，又提出了哪些新挑战？
近日，在中国 科学院 学部主办的“绿色氢氨醇燃料”科学与技术前沿论坛上，来自能源、化工、材料、交通等领域的120多位专家学者，展开了深入讨论。
氢为枢纽，助力碳中和
“燃料本身没有颜色，关键在于合成原料和合成方法是不是绿色。”中国 科学院 院士 包信和在论坛总体报告中指出，当今能源体系是一个多能融合体系，化石能源、可再生能源、核能等共同向终端用户提供热、电和液体燃料。
面向未来，可再生能源发电占比将持续提高，但风电、光伏等可再生能源具有波动性。如何高效消纳绿电，并将其转化为热能和绿色燃料，正在成为化学、能源和工程技术领域的重要课题。
在此过程中，氢能扮演着关键角色。它兼具能源和原料属性，不仅可以燃烧放热，也能作为还原剂参与化学反应，将可再生能源转化后引入交通、工业、化工等难以直接电气化的领域。“氢能是实现碳中和的关键。”包信和强调。
这也是绿色氢氨醇燃料的基础逻辑，即先把绿电转化为绿氢，再由绿氢与碳源、氮源等结合，形成不同类型的绿色燃料。换言之，氢是中间枢纽，甲醇、二甲醚、合成油、氨等则是不同场景下的能源载体。
其中，甲醇属于碳基燃料，具有较成熟的化工基础和应用场景。从绿色角度看，甲醇不仅需要绿氢，还需要绿色碳源。碳源从哪里来、是否足够低碳、如何核算和认证，都会影响绿色甲醇的真实“含绿量”。
对此，包信和认为可以优先考虑“蓝色”碳基燃料，即以煤炭等化石能源燃烧过程中捕集的二氧化碳作为碳源，制备过程中使用了碳捕集与封存（CCS）、碳捕集利用与封存（CCUS）等技术。
氨的逻辑则有所不同。由于不含碳，液氨作为燃料具有天然的低碳优势。但如何在更温和条件下高效合成氨、低能耗分解氨、安全高效燃烧、控制氮氧化物排放等问题，同样是当前发展面临的挑战。
中国工程院 院士 徐南平指出：“膜反应器技术有可能在较低温度、较低压力条件下实现氨的工业生产，但仍需攻克膜材料制备、流程优化设计等一系列问题。”
这种多线并行的方式，也展现了绿色燃料发展的多种可能路径。具体使用哪种燃料，则应结合发展阶段、资源条件和应用场景作出判断，重点考量含氢量、能量密度、碳排放、成本和终端使用方式等因素。
跨过成本这道门槛
绿色燃料要想大规模应用，成本是绕不开的话题。以绿甲醇为例，其成本中超过三分之二来自制氢过程，而氢气价格又高度依赖电价。粗略估算，电价乘以50再加5元，约等于每公斤氢气价格。
与会专家认为，跨过成本门槛，并不意味着简单追求最低价格，而是要在安全、低碳和经济性之间找到可持续的平衡点。同时，还需要通过政策引导、认证体系建设和市场机制设计等方式分担早期成本。
“降成本不仅仅是效益问题，更是能源转型的必要条件。”徐南平举例说，新能源汽车和光伏发电都经历了从补贴推动到成本下降，再到市场接手的过程。绿色氢氨醇燃料也必须经历类似过程。
“从经济性与技术可行性综合考量，氢经济将沿着工业脱碳、低碳交通和长时储能这三大路径协同发展。”中国 科学院 院士 郑南峰认为，绿氢成本正逼近规模化应用的关键拐点，应进一步从全生命周期制氢成本的角度进行剖析。
他特别提醒，并非所有环节的成本都越低越好。在实际工程中，不能只盯着催化剂、膜电极或单台设备价格，而要看整个系统能否长期稳定运行。“比如，电解槽在绿氢生产成本中占比不高，但直接影响着工艺放大过程中的效率和可靠性。”
中国 科学院 院士 孙立成把绿氢成本问题指向了更具体的技术环节。“阴离子交换膜电解水制氢有望摆脱对贵金属催化剂的依赖，从而降低成本。但前提是进一步攻克膜的传导性、稳定性和机械强度等关键问题。”
中国 科学院 院士 徐铜文对此表示赞同，并补充指出，阴离子交换膜材料的稳定性应在真实应用场景下考察。“一些膜材料在实验条件下可以保持较长稳定性。但进入电堆后，除了膜本身的性能，催化剂、电极界面等均会影响膜的实际使用寿命。”
中国工程院 院士 聂红介绍，航空煤油短期内难以被电或氢直接替代，生物航煤是航空业减碳的重要途径。但随着未来用量增加，必须持续降低成本。目前，全球已开发多条SAF技术路线，中国也在推进多路线并行。但无论采取哪条路线，最终都要回到原料可获得性、技术成熟度、产品收率和经济性的判断。
从技术优势走向规则主动
如果说成本决定绿色燃料能否落地，规则和标准则决定中国能不能在未来产业竞争中占据主动。
“发展绿色氢氨醇燃料，首先要掌握话语权，制定相关标准，在此基础上规划发展路线图。”活动现场，中国 科学院 院士 段雪的观点得到不少专家呼应。
近年来，我国围绕未来能源开展了一系列工作，在基础研究、产业布局和市场培育等方面均已具备一定基础。但在部分领域，相关工作仍主要参照欧洲标准体系推进。
包信和举例，欧洲在碳捕集路径上强调直接空气捕集方案，但中国完全可以结合自身能源结构和产业实际，在煤炭燃烧等过程中直接捕集二氧化碳。
中国工程院 院士 丁文江也提到，国内长期存在一种崇尚欧美标准和先例的评价惯性。“我曾在多个场合介绍我们团队的工作，但不少人得知欧美及日本均无先例后，便对这款产品失去了兴趣。”丁文江表示，“由中国主导的标准体系建设十分重要，但标准真正站稳脚跟，还要依靠市场反馈、供需关系调整和实践验证。”
某种程度上，谁定义“绿色”，谁制定认证规则，谁掌握碳足迹核算方法，谁就可能在未来绿色燃料产业竞争和国际贸易中占据主动。
“绿色燃料发展不仅需要生产技术，还需要储运、加注、安全环保等配套标准。比如上海港想建设用于未来船舶燃料加注的氨罐和库区，但由于缺少相应标准，实际推进受到了制约。”为此，中国工程院 院士 黄震呼吁，“加快建设适合我国国情的绿色燃料标准与认证体系，包括生产技术规范、储运、加注、安全、环保标准等。”
当然，成本要降下来，规则要立起来，最终仍要回到科学问题和工程问题。低温电解体系制氢、廉价且规模化绿色碳源获取、低成本高效率电催化合成氨等来自产业界的问题，正是当前能源领域基础研究需要重点发力的方向。
目前，包信和正在推动长三角绿色燃料（绿氨）科技和产业创新示范区建设。示范区瞄准航运绿色燃料和数据中心绿色电源，聚焦可再生能源高效制氢、生物质制绿色燃料、高效氨合成与利用、直接氨燃料电池及碳足迹标准建设等方向，联合高校、研究机构和企业力量，破解当前产业发展瓶颈。
中国 科学院 院士 谢在库提醒，发展绿色燃料必须从系统工程角度考虑。“科学家是重中之重，但只有科学家是不够的。”他说，科学家、政府、企业、资本和政策环境需要形成“五位一体”的合力。