燃料零碳化是以太陽能、風能等可再生能源為主要能量制取可再生燃料，包括氫、氨和合成燃料等?；诹闾?a target="_blank" class="relatedlink">電力的可再生燃料制?。▓D?7），將創(chuàng)建一種全新的“源-儲-荷”離線可再生能源利用形式，有望使交通和工業(yè)燃料獨立于化石能源，實現(xiàn)燃料凈零碳排放?？稍偕剂鲜且豁棙O具潛力的變革性技術(shù)，可為國家能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型與碳中和目標實現(xiàn)提供全新的解決方案。

圖7 基于零碳電力的可再生燃料制取

可再生合成燃料是利用可再生能源通過電催化、光催化、熱催化等轉(zhuǎn)化還原?CO2，以合成碳氫燃料或醇醚燃料，具有能量密度高、輸運和加注方便、可利用目前加油站等基礎(chǔ)設(shè)施、社會應(yīng)用成本低等優(yōu)點。諾貝爾化學獎得主喬治·安德魯?·?歐拉（George Andrew Olah）等于?2006?年在著作《跨越油氣時代：甲醇經(jīng)濟》中提出了利用可再生能源將工業(yè)排放及自然界的?CO2?轉(zhuǎn)化為碳中性醇醚燃料的觀點。

2018?年施春風、張濤、李靜海、白春禮?4?位院士聯(lián)合在?Joule?發(fā)文提出，如果人類想要獲取、儲存及供給太陽能，關(guān)鍵就在于如何將其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、可儲存、高能量的化學燃料，“液態(tài)陽光”將可能成就未來世界。近年來，通過可再生能源來轉(zhuǎn)化?CO2?制備合成燃料技術(shù)引起了世界主要發(fā)達國家和地區(qū)的高度關(guān)注。冰島碳循環(huán)國際公司（Carbon Recycling International）在冰島建成了世界上第一座基于?CO2?循環(huán)利用的商業(yè)化甲醇工廠，通過地熱發(fā)電，電解水制氫氣（H2），進一步與?CO2?合成可再生甲醇；2014?年該公司甲醇產(chǎn)能達到?4?000?噸。

2020?年?10?月中國科學院大連化學物理研究所李燦院士團隊千噸級“液態(tài)陽光”燃料合成示范項目在蘭州成功運行。歐盟啟動?Energy-X?項目，以?CO2?為介質(zhì)來探究碳基能源的循環(huán)利用；美國能源部成立“液態(tài)陽光聯(lián)盟”（Liquid Sunlight Alliance，LiSA），聚焦?CO2?光/電還原液體燃料；上海交通大學成立了可再生合成燃料研究中心，目標是研發(fā)基于零碳電力的可再生合成燃料系統(tǒng)。牛津大學?Hepburn?等?在?Nature?上發(fā)文預測到?2050?年全球?qū)⒂?42?億噸?CO2?被轉(zhuǎn)化為合成燃料。

要真正實現(xiàn)通過陽光、水、CO2?獲取可再生合成燃料，亟待開展可再生合成燃料的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究。針對?CO2?還原轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，基于燃料與動力裝置相互作用及調(diào)控機制，進行可再生合成燃料設(shè)計；從分子水平上建立催化劑構(gòu)效關(guān)系，實現(xiàn)高效?CO2?還原催化劑體系的設(shè)計與功能化定制；進而構(gòu)建高能效的?CO2?還原合成燃料系統(tǒng)，實現(xiàn)?CO2?到液體燃料分子的高選擇性轉(zhuǎn)化和可再生燃料的合成。