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人生这部大戏,一旦拉开序幕,不管你如何怯场,都得演到戏的结尾。戏中我们爱犯一个错误,就是总把希望寄予明天,却常常错过了今天。过去不会重来,未来无法预知,我们唯一可做的,就是不要让今天成为明天的遗憾。人生没有预演,我们迈出的每一步都应是弥足珍贵!

【“液态阳光” 推动碳达峰碳中和的技术新路径】以太阳能为动力,水和二氧化碳作原料,在催化剂作用下合成出甲醇,用以替代化石能源,实现碳的循环利用——甘肃籍中国科学院院士、中科院大连化学物理研究所研究员、博士生导师李灿及其团队,历时20载攻克的液态太阳燃料合成技术,将这一梦想变为现实。

而随着液态太阳燃料合成技术在兰州新区成功完成工业化验证,使早日实现“碳达峰、碳中和”有了一条全新路径。

二氧化碳变废为宝

车辆离开兰州新区繁华的核心区,沿着笔直开阔的道路向西北方向行驶20余公里,便到了兰州新区倾力打造的化工园区。道路一侧的一座小山丘上,漫山遍野铺满了光伏板,在阳光照射下显得格外壮观。

“这是液态太阳燃料合成示范项目的光伏发电部分,占地259亩,用来将太阳能转化为电能。”兰州新区石投集团高级技术主管李春新介绍说。

距离山丘不远,就是项目的主厂区,里面矗立着项目的核心设备——各种各样的装置、在空中穿梭交织的管道、高耸的反应塔,显示出十足的科技范儿。

“用山丘上光伏板发的电,将水电解为氢气和氧气,再让氢气和二氧化碳反应,就生产出了甲醇,也就是我们所说的‘液态阳光’。”李春新尽量用最简要的语言道明了项目的原理。

甲醇,可作为燃料替代石油,同时也是一种重要的化学中间体,在化工领域应用非常广泛。

电解水制氢,氢再与二氧化碳反应制甲醇,在实验室早就在研究,液态太阳燃料合成示范项目有何特别之处?

“关键在于合成过程中使用了李灿院士团队所研发的高效催化剂。”李春新说,这一项目由光伏发电、电解水制氢、二氧化碳加氢等3个重要生产环节组成,其中,李灿院士团队研发的催化剂在后面两个环节发挥了关键作用。

催化剂是在化学反应中加入的一种特殊物质,其本身不会参与反应,却可以加快化学反应的速度,全面提升效率。

实验室里,通过电解水得到氢气,再让二氧化碳与氢气反应生成甲醇的过程复杂漫长,且条件也相对苛刻,而没有实现大规模化工业过程。而李灿院士团队研发的高效催化剂,则极大加快了电解水和二氧化碳加氢的进程,解决了关键技术难题,使工业化生产“液态阳光”变为了现实。

“通俗地讲,液态太阳燃料合成示范项目就是利用太阳能、水和二氧化碳生产出甲醇的过程,它将无形的太阳能量转移到了液态的甲醇当中,因此,以这种方式得到的甲醇被形象地称为‘液态阳光’。”李春新进一步解释说。

兰州新区化工园区总顾问、兰州大学化学系教授张有贤认为,“液态阳光”合成技术是一项革命性的技术,其重大现实意义在于将二氧化碳变为重要的生产原料,划时代地解决了工业二氧化碳尾气的利用问题。

“工业生产过程中,二氧化碳之所以被大量排放,是因为它无法被大量利用,产生不了价值。而在‘液态阳光’的生产中,二氧化碳变成了重要原料,有了利用的价值。”张有贤说,液态太阳燃料合成示范项目不仅将太阳的能量转移到了液态的甲醇中,也使二氧化碳中的碳元素“封存”到了甲醇中,这是人类利用二氧化碳的一次重大创举。

催化技术重大创新

中国科学院大连化学物理研究所位于辽宁省大连市沙河口区,不远处就是大连著名的星海广场和星海公园,依山而建、环境优美。

大连化物所是一座以基础研究与应用研究见长的综合性研究所,催化化学是其重要的研究领域。自1983年到大连化物所读研究生以来,李灿院士不断向着一座又一座催化领域高峰努力攀登。“液态阳光”则是李灿和他的团队在催化剂研究上又一次重大突破。

“‘液态阳光’合成成功,实际上就是催化技术的成功。”近期,记者专程前往大连化物所,对李灿院士进行了专访。李灿介绍说,“液态阳光”的合成过程中,通过加入催化剂,大幅提升了电解水制氢、二氧化碳加氢两个生产环节效率。

也就是说,李灿团队分别攻克了两大催化技术。

以电解水制氢为例:传统电解水制氢能耗大,生产出同样体积的氢气不仅成本高,而且速度慢。但使用李灿院士团队研发的先进电催化剂后,单位时间内电解的氢气量大幅增加。

“以前,一小时能够出几百立方米氢气就已经了不起了,现在我们可以出1000立方米以上,这是一个很大的进步。”李灿说。

制氢速度提升的同时,还有成本的下降。

传统制氢,每产生1立方米氢气大概需要耗5度以上的电能,但兰州新区液态太阳燃料合成示范项目把生产1立方米氢气的耗电量降至4.3度。

“别小看这0.7度,一方省下0.7度,1亿立方米、10亿立方米又要省下多少电,这个量大得不得了。”李灿说,工业生产必须要考虑效率和成本,否则没有企业愿意干。

前沿技术的探索之路往往充满着艰辛。

“液态阳光”的成功,研制出具有很强靶向性的催化剂是关键。一次次试验、一次次失败,李灿院士团队没有放弃。

“加入催化剂后,要让氢气和二氧化碳反应后生成甲醇,而不是甲烷之类的其他物质。”李灿院士说。

与实验室环境不同,工业合成“液态阳光”必须要充分考虑到杂质、水、温度等对催化剂的影响。

比如:要确保催化剂耐高温,温度升高不会被烧死、烧结。同时,工业二氧化碳含有大量杂质,有毒化作用,这又需要催化剂要特别“皮实”,既要在温度高的时候不怕烧结,又要同时在各种各样的“粗粮杂粮”原料过来能够被消纳。

“一般的催化剂很怕水,温度高的时候,水对催化剂的破坏很严重,而二氧化碳加氢过程中会产生大量的水,又给我们带来新的问题、新的挑战。”李灿说。

通过许多次攻关,一系列问题最终逐一得到解决。

2020年10月15日,兰州新区“液态阳光”示范项目通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。来自全国各地的权威专家一致认为:这一项目具有完全自主知识产权,整体技术处于国际领先。

而“液态阳光”项目运行数据也显示,项目运行1000小时的时候,催化剂依然没有明显失活,抗中毒和抗烧结良好,达到了推广条件。这意味着“液态阳光”这一科技成果已经具备工业化生产条件。

兰州新区“液态阳光”示范项目为下一步建设10万吨级、百万吨级的“液态阳光”生产线打下了基础。

“太阳能是取之不尽用之不竭的,同样的道理,我们还可以用风能、水能等绿色能源发电,与水和二氧化碳合成出清洁的甲醇。”李灿说。

技术应用前景广阔

2020年1月17日,注定是一个值得铭记的日子。这一天,总占地面积289亩,投资约1.4亿元的兰州新区液态太阳燃料合成示范项目成功投运,呈液体状的粗甲醇第一次从设备终端的管道中流出。

“电是通过光伏发电得到的,水是普通的工业用水,二氧化碳是从合成氨工厂尾气中捕获的,完全实现了绿色生产。”李灿院士团队的王集杰博士见证了这历史性的一刻。

化学品的工业化生产存在着放大效应,在相同的操作条件下,利用小型设备在实验室得出的研究结果,往往与大型生产装置得出的结果有很大差别。

“在实验室里,最初放入反应管的催化剂只有1克,成功后,我们把量放大100倍以上,也就是加入100克催化剂再看结果,成功了,才有了进行工业试验的基础。”王集杰说。

从试验室中的瓶瓶罐罐,到完成工业中试,是“液态阳光”合成技术的一次大跨越。

兰州新区液态太阳燃料合成示范项目可年产甲醇1000吨,反应器中投入的催化剂达到了1.6吨,是原始试验的160万倍,达到了项目的工业化示范作用。

“现在的任务是进行推广应用,建设10万吨级甚至规模更大的项目。”王集杰说。

新技术能否被推广,还要算经济账。

兰州新区液态太阳燃料合成示范项目有关负责人、兰州新区石投集团有限公司总经理姜锦算过一笔账,在这一项目中,每吨甲醇的生产成本为3000元。而以传统的煤化工方式生产,每吨甲醇的成本约为2000元。

3000元与2000元,貌似“液态阳光”合成技术缺乏竞争力。

“项目的二氧化碳是购买的,因此增加了500元的成本,而随着‘碳达峰’‘碳中和’目标的提出,传统二氧化碳排放企业面临巨大的减排压力,我们项目很有可能‘零成本’甚至负成本获得二氧化碳,从而使‘液态阳光’成本大幅降低。”姜锦说。

在合成“液态阳光”过程中,除了二氧化碳,电价也对成本有着重要的影响。另一个好消息是,随着技术的进步,光伏发电的成本也在不断下降。

“3000元的成本是按每度电0.20元的价格计算的,现在有些地方光伏发电成本已经大幅下降。”对“液态阳光”合成技术的推广前景,姜锦充满信心。

在液态太阳燃料合成示范项目中,之所以将甲醇称为“液态阳光”,是因为太阳的能量被一步步转移到了甲醇中。项目落户兰州新区,一个重要原因就是当地海拔高,太阳能资源丰富。

“当然,这也同兰州新区对高科技成果应用的重视密不可分,从2018年考察对接到2019年开工,再到2020年建成试运行,仅仅用了1年多的时间,兰州新区从土地、资金等多个方面给予了大力支持。”姜锦说。

在王集杰看来,兰州新区液态太阳燃料合成示范项目的影响将会非常深远。

我国每年的二氧化碳排放量约100亿吨,其中近一半集中在电力、化工、冶金等八大行业。如果能将这些二氧化碳捕集用于制造甲醇,按1.4∶1的二氧化碳投入和甲醇产出比例,就等于全国每年在减排50亿吨二氧化碳的同时,能够生产出35亿吨甲醇,社会效应无法估量。

王集杰说,目前工业捕集二氧化碳技术已经相对成熟,未来,人们还可以对轮船等排放的二氧化碳进行捕集利用。

“液态阳光”合成技术在兰州新区完成工业化验证后,引起社会广泛关注。

在中国可再生能源学会科学技术奖评审中,液态太阳燃料合成项目荣获技术发明奖一等奖。

“已经有多家企业来对接合作,有的已经进入合同起草阶段,很快就有10万吨级以上的液态阳光甲醇合成项目启动建设。”王集杰说。

太阳能为动力,将二氧化碳变废为宝,实现碳的资源化循环利用,这一天很快就会到来。(来源:甘肃日报)

看了今天的数据,个人分析如下(20220609):

今天是上海全面恢复正常生产生活秩序的第9天,依据上海市卫健委公布的数据,2022年6月8日0—24时,新增本土新冠肺炎确诊病例4例和无症状感染者5例,均在隔离管控中发现。新增境外输入性无症状感染者5例,均在闭环管控中发现(如图1所示)。可见:

1、直接确诊和无症状患者划归确诊数量为4例,进入1位数的第11天,数据呈现低位震荡趋势,当前累计确诊58039例,累计出院57122例,出院者比例第39日持续保持翻转比例,目前已达98.42%,前几日从近向前分别是98.29%、98.18%、98.09%、97.79%...在院患者数量持续减少中,现有329例,较前一日减少74例,现在是收尾期,剩余患者可能多数患有基础疾病,康复周期较长,如果反弹程度增大,未来可能出现数据翻转(不含无症状)(如图2所示);

2、无症状转确诊患者0人,震荡归零趋势,尚未出现反弹,不过有反弹风险,现在是防疫工作大反攻阶段的第43天,动态清零收尾工作的第38天,重新开放后运动战的第9天(如图3所示);

3、管控区内新增阳性患者9例,降至百人以下的第11天,其中沪卫标无症状5例,沪卫标确诊4例,呈现抬头复发的震荡趋势。同时由于流动性恢复,所以最近大家一定要提防社区传播,保持安全距离、佩戴口罩、常态化核酸检测,发现传播病例立即进行跟踪排查,防止社会面再次反复(如图4所示);

4、社会面新增数量0例,第8次实现社会面清零,由于已经恢复了流动性,且14日内已经有20余例阳性,所以希望不要有扩散情况。同时的,由于今日公布数据在趋势图中较为突兀,所以我们认为可能存在统计上的错误,或者核酸检测过程中存在一定程度的不足。社会面一定要保持高频检测、有限流动、严密跟踪密切接触者、严查传播链,不能放松,防止偶发传播和蔓延(如图5所示);

5、确诊比例为新增确诊人数除以新增阳性人数,昨日为44.44%,近期数据振幅较大,可能是复工后多方面模式切换造成的,建议上海方面能增加每日核酸检测数量的通报数据,以便于疫情分析、趋势判断和终结流言。同时希望各位居民一定要做到应测尽测,才能保证没有漏检患者,保证全面复工复产之后疫情不会反复,不然刚解封就再“静默”的代价我们都承受不起(如图6所示);

6、昨日新增死亡为0人,当前累计死亡588人,今后新增死亡将常态化归零,新增死亡成为偶发现象,由于我们对该数据进行了数值模拟,所以前期死亡患者数量与我们的预估完全一致,在大反攻之前病死率一度激增,后来张伯礼老师团队介入以后出现了明显好转,应该是中医中药在本轮疫情的医疗救治方面发挥了重要作用(如图7所示);

7、我们计算的病死率为参照流行病学规范,死亡人数除以确诊数,当前数字是1.02%(动态),最终病死率数值可能已经与该数值比较接近了,如果锁定到1.02的话,意味着今后一段时间还将死亡3人左右。我们还会持续跟踪,当前病死率符合前期所有预判,本轮疫情病死率峰值为3.0%,今后降幅有限(如图8所示);

8、防疫工作大反攻阶段的第43天,动态清零收尾工作的第38天,运动战第9天,累计阳性患者超过56.88万人,累计按照沪卫标确诊5.8万人,累计死亡588人,当前处于重新放开后的有限反弹过程当中;

9、上海已经全面恢复正常生产生活秩序,这是一场攻坚战、拉锯战、持久战,五月末疫情发展态势得到了全面控制,但各省依然零星检测到上海输出病例,所以现在复工复产后一定要保持常态化高频核酸检测,同时保证检测的准确程度,严密调查每一位阳性患者的流动范围和密接人员,做到在运动中歼灭病毒的有生力量。

所以,现在是运动战,事实证明了奥密克戎及其变异毒株无法突破中国版防疫措施,动态清零完全能够做到,动态清零是维系社会高速发展、保障人民健康、提升民众生活水平的最佳方案,也是保持各位家里老人孩子都健康、正常上班多赚钱的最好方法。本博最近增加了很多上海的粉丝朋友,因为大家知道我们每天费时费力分析这些数据,目的只有一个,就是为了上海更好、为了中国更好。

而数据分析的根基是数据的采集和数据的整理,其意义是为决策提供服务、为社会增加前瞻性预判,请上海方面务必在运动战中保证数据的真实性和可靠性,包括核酸检测机构的检测精准程度,实事求是是科学可持续发展的基础,实事求是同样是动态清零工作的重要依托,只有明确的阳性案例和体现真实情况的数据才能支撑我们继续打赢本阶段的运动战,千万不能再复发了。

现在,运动战正在进行,上海加油!

备注1:基于世界卫生组织数据(最新流行毒株),按照美国确诊与美国病死的峰值统计方法可见,患者从确诊到死亡的病程一般为15天左右,所以我们为了尽可能减少偏差,使用当日病死人数除以15日之前的总确诊人数算得。

备注2:感染致死率(infection fatality rate, IFR)是死亡人数与所有被该病毒感染的人数(包括无症状者)之比。病死率(case fatality rate, CFR)是死亡人数与发病(确诊)的病例数之比,疾病的病死率需要在后期全部流行结束以后统计,统计方法是病死率等于死亡总量除以死亡加康复总量,所以目前我们计算的病死率称为“动态病死率”,用于决策分析和疫情研判。我们仔细斟酌过,我们的病死率计算和统计是绝对正确的,其它人计算的所谓低病死率是不规范的。

备注3:总数据汇总表如图9所示。

(以上分析的数据源来自上海市卫健委,最终解释权归上海卫健委所有)

#上海新增本土确诊4例无症状5例#
#上海新增4例本土确诊5例本土无症状#


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