液态阳光

本研究团队在新能源领域取得了突破性进展，成功研发出可再生能源太阳能电解水制取绿氢和二氧化碳加氢制“液态阳光”燃料的关键技术，并在此基础上开发了三项关键性技术，进一步提升了系统的效率和经济性。

首先，团队开发了低铱、非铱电解水催化剂。传统的电解水制氢过程中，催化剂的成本较高，尤其是铱等贵金属的使用限制了其大规模应用。本研究团队通过创新设计，成功开发了低铱甚至非铱的电解水催化剂，利用纳米材料的尺寸效应和合金化策略，优化催化剂的活性位点和电子结构，开发新型低铱（< 0.1 mg cm²）和非铱金属催化剂，并作电解槽示范。理解和控制 PEM 与催化剂界面处的物 理化学过程，以最大化电极的性能。

其次，针对电导率与稳定性之间的Trade-off效应，以协同增强SPEEK基改性多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）有机-无机复合膜的电导率以及稳定性为目标，采用有机-无机杂化策略，以SPEEK为基质、氨基化POSS（OA-POSS）和氧化石墨烯（GO）为填料、水作为导电介质。分别通过OA-POSS上氨基与SPEEK磺酸基团间的静电相互作用以及GO骨架与SPEEK主链苯环间的π-π相互作用分别自组装成膜。基于尺寸以及亲和力的匹配，OA-POSS氨基与SPEEK磺酸基团相互作用，有利于增强亲水域的连续性。基于GO的结构特性，将OA-POSS共价接枝在GO上使其均匀分散，并通过π-π相互作用增强了疏水域的有序性，协同亲水域的连续性促进膜内长程有序质子传输通道的构建。同时，SPEEK与OA-POSS间的静电引力抑制了SPEEK主链迁移提升了其结构稳定性。揭示了OA-POSS纳米填料对SPEEK微相结构与质子电导率以及结构稳定性间的关联，实现了电导率与稳定性的协同增强。

此外，团队还开发了CO2还原所需的高效Zn/ZrO催化剂。在二氧化碳加氢制甲醇的过程中，催化剂的选择和性能对产品的产量和品质至关重要。本研究团队通过深入研究，成功制备出高效、稳定的Zn/ZrO催化剂，该催化剂在CO2还原过程中表现出优异的催化性能，有效提高了甲醇的产量和纯度。

结合以上三项关键性技术，本研究团队成功实现了可再生能源太阳能电解水制取绿氢和二氧化碳加氢制“液态阳光”燃料的全过程。全球首套直接太阳能液态阳光千吨级示范工程已在兰州新区试车成功，标志着该技术已从实验室走向工业化应用。

应用前景：

“液态阳光”甲醇燃料具有广阔的应用前景，得益于上述三项关键性技术的突破，其生产效率和成本效益得到了显著提升。

首先，在交通领域，甲醇燃料已开始在乘用车、商用车、重卡车辆等交通工具上得到应用，并有望在国际海运和航运中推广使用。随着低铱、非铱电解水催化剂的开发和SPEEK质子交换膜的应用，电解水制氢的成本将进一步降低，为甲醇燃料的大规模生产提供了有力支持。

其次，“液态阳光”甲醇燃料可以解决风电、光伏等间歇性能源的规模化储能和调峰问题。通过甲醇的长期、稳定、安全储存，可以实现可再生电力的有效利用，提高能源系统的灵活性和可靠性。

此外，甲醇作为氢能的载体，还可以解决氢能制备、储存和运输的安全性和成本问题。随着Zn/ZrO催化剂在CO2还原过程中的广泛应用，甲醇的产量和纯度将得到进一步提升，为氢能的应用提供了更加丰富的原料来源。

最后，甲醇还可以资源化转化二氧化碳，解决工业刚性排放二氧化碳的问题。通过规模化生产液态阳光甲醇，不仅可以实现变废为宝，缓解我国液态燃料短缺的局面，还可以兼顾经济发展，推动能源转型和产业升级。因此，“液态阳光”甲醇燃料在推动实现碳中和目标、促进经济高质量发展方面具有重要的作用。