燃料零碳化是以太陽(yáng)能、風(fēng)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。基于零碳電力的可再生燃料制?。▓D?7），將創(chuàng)建一種全新的“源-儲(chǔ)-荷”離線可再生能源利用形式，有望使交通和工業(yè)燃料獨(dú)立于化石能源，實(shí)現(xiàn)燃料凈零碳排放?？稍偕剂鲜且豁?xiàng)極具潛力的變革性技術(shù)，可為國(guó)家能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型與碳中和目標(biāo)實(shí)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(guò)電催化、光催化、熱催化等轉(zhuǎn)化還原?CO2，以合成碳?xì)淙剂匣虼济讶剂?，具有能量密度高、輸運(yùn)和加注方便、可利用目前加油站等基礎(chǔ)設(shè)施、社會(huì)應(yīng)用成本低等優(yōu)點(diǎn)。諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主喬治·安德魯?·?歐拉（George Andrew Olah）等于?2006?年在著作《跨越油氣時(shí)代：甲醇經(jīng)濟(jì)》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(diǎn)。

2018?年施春風(fēng)、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(chǔ)存及供給太陽(yáng)能，關(guān)鍵就在于如何將其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、可儲(chǔ)存、高能量的化學(xué)燃料，“液態(tài)陽(yáng)光”將可能成就未來(lái)世界。近年來(lái)，通過(guò)可再生能源來(lái)轉(zhuǎn)化?CO2?制備合成燃料技術(shù)引起了世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的高度關(guān)注。冰島碳循環(huán)國(guó)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(guò)地?zé)岚l(fā)電，電解水制氫氣（H2），進(jìn)一步與?CO2?合成可再生甲醇；2014?年該公司甲醇產(chǎn)能達(dá)到?4?000?噸。

2020?年?10?月中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李燦院士團(tuán)隊(duì)千噸級(jí)“液態(tài)陽(yáng)光”燃料合成示范項(xiàng)目在蘭州成功運(yùn)行。歐盟啟動(dòng)?Energy-X?項(xiàng)目，以?CO2?為介質(zhì)來(lái)探究碳基能源的循環(huán)利用；美國(guó)能源部成立“液態(tài)陽(yáng)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(xué)成立了可再生合成燃料研究中心，目標(biāo)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(xué)?Hepburn?等?在?Nature?上發(fā)文預(yù)測(cè)到?2050?年全球?qū)⒂?42?億噸?CO2?被轉(zhuǎn)化為合成燃料。

要真正實(shí)現(xiàn)通過(guò)陽(yáng)光、水、CO2?獲取可再生合成燃料，亟待開(kāi)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(duì)?CO2?還原轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，基于燃料與動(dòng)力裝置相互作用及調(diào)控機(jī)制，進(jìn)行可再生合成燃料設(shè)計(jì)；從分子水平上建立催化劑構(gòu)效關(guān)系，實(shí)現(xiàn)高效?CO2?還原催化劑體系的設(shè)計(jì)與功能化定制；進(jìn)而構(gòu)建高能效的?CO2?還原合成燃料系統(tǒng)，實(shí)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。