“老工艺”回答“新命题”，绿色燃料如何规模化
■本报见习记者 江庆龄
随着2026年政府工作报告提出培育氢能、绿色燃料等新增长点，绿色燃料被进一步纳入政策布局。
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、可持续航空燃料和电转液燃料等，都属于这一范畴。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”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，对此展开了深入讨论。
多能融合的能源体系
“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表示，当今能源体系是一个多能融合的体系，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。
这正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为碳源。
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，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，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。以绿色甲醇为例，其成本中超过2/3来自制氢过程，而氢气价格又高度依赖于电价。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，并不是简单追求最低价格，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。
“降成本不仅是效益问题，更是能源转型的必要条件。”徐南平说，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难题。”
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，全球已开发多条可持续航空燃料技术路线，中国也在多路线并行。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
如果说成本决定了绿色燃料能否落地，那么，规则和标准则决定了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响应。
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。
包信和认为，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，上海港想建设未来用于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，“应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、廉价且规模化的绿色碳源获取、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。