新城平台新城注册新城娱乐新城主管恒星级别的氢核聚变，释放了氢的核能，产生了太阳能。太阳能直接或间接转化成光伏、风电、水电等可再生能源。可再生能源发电电解水或太阳光催化分解水制备的氢是绿氢，可再生能源转化成了氢的化学能。氢可以加碳、加氧或加氮，生成氨、甲醇等，便于存储运输，可做化工原料和燃料……从太阳的核聚变开始，以上过程氢的物质和能量转换贯穿其中，氢为物质与能量转换提供了有效的解决方案，是利用可再生能源的重要途径。

　　润土投资目前主要关注以氢能为主的双碳领域和以高端装备、生产制造为主的智能领域，已经在氢能领域投资了亿华通、国鸿氢能等头部企业。润土投资将基于“氢源—核心材料及零部件—终端应用”挖掘优质项目，持续关注产业链上下游，并推动项目形成更好的产业协同。

　　国家发改委、国家能源局于今年3月发布《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》，正式将氢从危化品定义为未来重要的能源载体。业界称2022年是氢能及燃料电池行业的爆发元年，氢能相关的地方性产业政策、项目投资、研究报告都呈指数级增长。

　　两院院士是中国科学家第一梯队，被称为“国之上士”，在科研和产业领域都发挥着重要的引领作用，是国家产业政策的重要建言群体。我们整理学习近年来两院院士关于氢能的前沿成果、论点、著述，对认清氢能产业目前整体图景、关键环节和未来发展前景大有裨益。

　　我们将院士们的前沿成果、论点等按照制氢、储运氢、用氢、发展战略、顶层规划和政策解读等顺序展开，整理成一系列文章，第一部分是制氢、储氢、运氢和氢能安全，第一篇我们以制氢为主体，欢迎阅读。

　　李灿，中国科学院院士，物理化学家，中国科学院大连化学物理研究所研究员，主要从事催化材料、催化反应和催化光谱表征方面的研究。李灿院士团队多年来致力于“绿色氢能”、 “液态阳光甲醇”等技术的研发和产业化落地工作。

　　李灿院士认为，通过“绿色氢能”和 “液态阳光甲醇”这两种太阳燃料配合运用，可以实现规模化减碳，解决氢燃料制储运和安全、风光水等新能源大规模储存和调峰问题。液态阳光甲醇和绿色氢能将成为完成碳中和目标的主要路径。

　　太阳燃料（Sun Fuel），指太阳能即时转化燃料，与化石燃料（Fossil Fule）相对。广义上光伏、风能、水电等发电电解水所制氢气，由此氢气所制甲醇都属于太阳燃料，生物质能也属于太阳燃料的一种。

　　就燃料而言，能量源头是太阳能等可再生能源，可利用水将太阳能存储在 H2 中，也可进一步利用 CO2 将太阳能存储在 CH3OH 中，CH3OH 可直接作为能源，也可运输到需要的场合与水重整放出 H2，最终 H2 以燃料或燃料电池的形式将能量供给人类，整个过程只消耗太阳能，水、二氧化碳仅充当能量的媒介且可实现完美循环，而 H2 和甲醇则充当了能量的载体，这是一条能源清洁利用的完美路线。

　　就化学品而言（上述路线OH），传统的甲醇、烯烃、芳烃合成主要是石脑油的裂解和煤制备，均需要依赖化石资源，而利用清洁能源制 H2 和 CO2 加氢直接转化为甲醇、烯烃及芳烃，既可以起到减排 CO2，又可以实现 CO2 碳资源化利用，实现人类所需碳基资源不依赖于先天资源的限制，整个过程可简化为“太阳能 + H2O + CO2 → CH3OH + O2”，这是典型的人工光合过程，对未来碳基资源利用具有重要的战略意义。

　　制备绿氢的过程非常具有挑战性，李灿团队这些年探索了多种路子，包括光催化分解水、光电催化分解水、热化学循环分解水、光伏发电然后电解水制氢。目前，前3种技术仍处在基础研究和应用基础研究阶段，光伏发电电解水制氢技术已达到工业化应用阶段。李灿院士团队在光伏电解水制氢和光催化分解水制氢两个技术领域都取得重大进展。

　　光伏发电电解水制氢方面，李灿院士团队运营的兰州全球首套千吨级液态阳光合成的规模化示范工程中，太阳能到氢（solar-to-hydrogen, STH）能量转换效率已经达到16%以上。用绿电分解水制氢，1吨氢气约等于33000Kwh电能，是最有效的化学储能及能源转化反应，实现电能到氢能的转换。在电解水制氢三种主流技术中，液体碱性水电解和固体聚合物SPE水电解技术较为成熟，传统的碱液电解水的效率较低、能耗较高，但稳定性好，价格相对低廉，寿命长达10年~20年；而SPE水电解规模化和稳定性还在进一步提升中。

　　李灿认为，判定电解水制氢能否大规模应用在绿氢生产中需要解决三个问题：大规模、低能耗和高稳定性。李灿介绍，其团队一直致力碱性电解水催化剂的研究，可以较好地解决上述三大问题。

　　碱液电解槽规模目前可以做到1000Nm3/h，而通过催化剂可将能耗降至4.0KWh/Nm3~4.2KWh/Nm3，远超业界平均水平，稳定性在实验室可达到8000小时~1万小时，工业化验证效果较好。就可再生能源制氢成本来看，电价和电解水效率影响成本最大，这两点在目前都已发生很大变化。如果采用0.25元/KWh电价，制氢成本可与天然气制氢相当。而针对弃风、弃光、弃水的电已低于这个电价。电价若在0.15元/KWh，制氢成本可与煤制氢相当。

　　据李灿介绍，我国西南地区汛期大规模弃水电价甚至可以低于这个价格。另外，可再生能源制氢实现零碳排放过程，社会效益和生态效益巨大。

　　其二，太阳光在催化剂作用下直接分解水制氢，即光催化制氢。光催化制氢相比光伏制氢，过程简单，设备投资少，从原理上讲是未来最优的绿氢制造途径。目前最大的障碍是转换效率。光催化制氢已由 20 世纪 70 年代极低的效率提高到目前约 1.5%，达到 5% 即可进行中试，达到 10% 就可以工业化应用。该效率的突破是科研领域难以预测的 黑马 ，估计 5 年左右有望提高到 10%。

　　10月12日，一则新闻出现在各大媒体头条，李灿院士团队在国际学术期刊《自然》在线发表《Charge transfer observed in light-activated catalyst particles》 一文（论文链接：8-6），通过综合集成多种可在时空尺度衔接的技术，对光催化剂纳米颗粒的光生电荷转移进行了全时空探测，在国际上首次“拍摄”到光生电荷转移演化全时空图像。这项研究明确了光生电荷分离机制与光催化分解水效率之间本质关联、揭开了太阳能光催化反应关键谜团，为突破光解水催化剂电荷分离的‘瓶颈’，提供了新的认识和研究策略，有望促进太阳能光催化分解水制取‘太阳燃料’由理论走向实际应用。

　　氢密度很小，不得不使用液氢或高压的方式，造成能耗和安全性等问题，制氢之后要进一步解决氢的储存运输问题。二氧化碳和氢反应生成甲醇，可以实现碳铺集、氢能储运释放和储能三个功能。

　　首先，液态阳光甲醇是一种CCU（碳捕集与利用）技术，合成每吨甲醇可以转化1.375吨二氧化碳，若替代中国8000万吨煤化工甲醇，可直接转化上亿吨CO2，并减排3亿-4亿吨CO2。甲醇是化学工业的基础平台原料，由甲醇可以生产各种化学品，如烯烃、芳烃，实现永久储碳。

　　第二，液态阳光甲醇是理想的化学储氢方式。甲醇放氢的量可以达到18.75%。一吨的甲醇可以放出187公斤的氢气。制氢、储存的安全性问题，可以通过“液态阳光甲醇”这个技术实现。这样的加氢站，因为储存的是甲醇，而不是氢气，比较安全，可以建在社区里面。

　　第三，把氢的能量基本上完全转移到甲醇中，不会造成热力学上能量的损失，是一个非常好的储能方式，生产1吨液态阳光甲醇可消纳6000多千瓦时电，一个规模百万吨级的甲醇合成企业，相当于可存储60亿千瓦时电，储能潜力巨大。

　　按照测算，每吨甲醇所需氢气的成本为2000元，加上其他能耗成本，每吨甲醇所需成本约为2500元。所以，电价的成本决定着“液态阳光”甲醇的市场竞争力。

　　2020年1月，液态太阳燃料合成示范项目试车成功。在2021年度中国可再生能源学会科学技术奖颁奖典礼上，“液态太阳燃料合成”技术因在可再生能源制备氢能及液态阳光甲醇方面取得的科技成就，荣获中国可再生能源学会技术发明奖一等奖。目前，李灿院士团队正在推进10万吨级以上工业化。他坚信，在不久的将来，可再生能源大规模转化为液体燃料的工业化生产就会成功，太阳燃料将会逐步替代传统化石燃料。

　　韩布兴，中国科学院院士，物理化学家，中国科学院化学所研究员，长期从事化学热力学与绿色化学的交叉研究。

　　碳中和涉及多学科领域，最核心的科学问题是物质转化和能量转换。氢为物质与能量转换提供了有效的解决方案，用可再生能源制氢及其有效应用是利用可再生能源的重要途径。当前氢能产业在制、储、运、用等环节存在一系列问题亟待解决。一要大力发展直接利用氢技术，二是必须广义理解氢能利用。应重视氢能直接利用和间接利用的每一个方向。

　　直接利用就是氢气在化学化工中作为原料直接利用，或作为能源直接燃烧。应科学评估氢能的制、运、储、用全生命周期是否绿色低碳。氢能是未来必然的发展方向，有效利用可再生能源生产的绿氢是实现减排的有效途径。

　　间接利用则是将可再生能源制出的氢转移到载体上。例如可再生能源生产的绿氢与二氧化碳反应可以得到甲烷、汽油、柴油等燃料，但目前的技术与石油路线相比经济性较低。此外，用电催化或光催化二氧化碳直接和水反应可直接制成碳氢燃料。在韩布兴看来，氨在运输储存方面比氢更容易。氨也可以作为燃料直接使用，也可以在使用前分解成氢气和氮气。把可再生能源制备的氨作为能源利用，是有潜力的发展方向之一。

　　双碳背景下，应该不断创新绿氢制备技术和利用途径。例如，煤中氢和碳的比例小于1，如果把绿氢的能量转移到煤上，变成氢碳比更高的燃料，在排放同样二氧化碳的情况下，可以得到更多热量。

　　本文由润土投资董事总经理王晓东根据李灿院士、韩布兴院士的公开发表内容整理综合，对氢能领域感兴趣的创业者们，可以通过下图联系他。

　　润土投资创立于2014年，专注于优秀科技创新企业的早中期投资，聚拢了海内外资深人士，具备融、投、管、退各环节及跨境投资管理能力。目前主要关注以氢能为主的双碳领域和以高端装备、生产制造为主的智能领域。

　　公司已培育出多家优秀上市企业，包括氢能头部企业亿华通(688339.SH)、新能源智造头部供应商海目星(688559.SH)、中国超声技术头部企业骄成超声（688392.SH）、数字业务投控平台多牛科技（)；另国鸿氢能、鸿基创能、鑫垚陶瓷、天箭惯性、腾盾科创、扬贺扬微电子、爱图仕等皆成长为行业领军企业。

　　润土投资多年践行ESG投资并正式加入联合国负责任原则投资组织，崇尚务实不浮躁的行为方式，坚持独立思考，发挥自身优势深耕行业，注重所投企业价值培养及长期合作，持续布局与整合国内外产业链资源，致力于发掘并培育百年企业，成就世界级的企业家，穿越投资周期，助力投资人获取最大化稳健收益。