中国科学院大连化学研究所研究员包信和就促进可持续发展的催化科学技术发表演讲
和讯网消息 2011诺贝尔奖得主北京论坛9月28日-9月30日举行。和讯网全程报道。中国科学院大连化学研究所的研究员包信和表示,在未来,风和核将形成新的能源体系。
包信和表示,风和核可以发电,也就是说未来的能源体系是这样一个能源体系替代我们现在这样的能源系统。这个能源体系里面,催化是一个非常关键的因素,也就是说这些化石能源都离不开催化,这是非常关键的问题。
以下为文字实录:
女士们、先生们,大家下午好!感谢组委会给我这样一个机会,今天下午做一些交流关于我们对能源和对环境的这些想法。我今天的报告题目是关于促进可持续发展的催化科学技术,大家知道,催化这是化学名词,解释就是说本来反应非常慢的东西变的快,大家可能知道,那么现在我们知道,我们有一种叫核振器这个东西,这些东西里面实际上最关键的东西就是催化剂的元素。
催化反应这样一个现象200多年以前就发现了,后面逐步逐步研究,大家都知道近年来包括诺贝尔奖获得者有很多都是催化反应的,最早的工作就是1905年的德国人发现了用氢气加上氮气变成合成氨,也就是说做出了很大的贡献。大家都知道每天开车用的油都是原油,原油就是很稠的东西,接下来我们用的就是催化剂,也就是说催化剂就是像一个剪刀,有了汽油、柴油我们生活才变的这么美好,有了这个以后,我们所有的高分子的材料都是从这个过程来的,这个过程经过几十年的工作都已经比较完善了。但是为什么还要继续研究?
大家可以看到,前面这些过程都是基于原有的,中国一年能够开采出来的原油的质量大概就是两亿到两万两千万吨左右,中国要用多少石油呢?大概用4.5吨左右石油,这种情况下我们能源安全问题,我们能源本身的问题都存在这些问题,接下来我们提出一个想法,有没有办法可以替代这个油,作为油品太阳能不可能生成油品,你要开始从有的资源变成没有的资源,我们国家有的资源就是煤,替代什么?那么现在知道,替代可再生能源替代化石能源,以煤替代我们比较稀缺的油品,或者液体燃料,替代油品怎么做?一定把煤做成油就是替代?不见得,那么假如我们有办法把煤替代化学品就间接的替代了。
那么假如从煤替代上石油他可以出汽油、也可以做柴油,也可以做化学品,通过合成器以后生产甲醇,大家可以指导从甲醇开始可以生产一切所有的东西,几乎生产而且想要得到的东西,我们也能得到合成器,也能得到汽油、柴油,这个里面最关键的问题就是催化剂,前面我跟大家讲了,石油我们是把长的分子剪成短的分子,从煤开始最小的分子就是一氧化碳,把最小的分子接成大分子,这里面的催化剂肯定不一样的,在催化剂概念上有不同,在现在环境下我们使用的催化剂是有选择的,在比较温和的情况下100%的选择。
我讲一点甲醇的东西,大家可以知道,用不同的催化剂甲醇可以生成很多东西,可以生成汽油,可以是柴油,甲醇的来源从天然气,从煤,也就是说所谓甲醇的过程给我们开辟了另外一条,未来走一条基于甲醇的能源化工的路线。这里面讲一个例子,就是中国有一个技术,这个技术是中国在世界上首次真正把它做成工艺的技术,也是非常好的技术。
我们大家知道,我们现在的衣,都是从化学来的,我们中国发展了一种技术,从煤开始把它变成合成器变成甲醇,这个东西我们在中科院一起做,去年8月8号,在包头一个工厂投产,这是世界上最大的装置,我们前面跟大家讲了,这个工作是从合成器变甲醇变视听(音)实际上现在有很多人做这个方面的研究工作,大家可能也知道有一个叫奥甲醚(音)就是从甲醇里面来的,这个里面问题实际上也是催化剂的问题。
奥甲醚现在发现一个非常大的用处,把奥甲醚聚集起来可以形成柴油,我们从煤开始用这条路生成非常好的柴油,这里面也是催化的过程。乙醇,也就是究酒精基本上都是从粮食来,现在粮食也比较紧缺,有没有可能从煤开始做酒精啊,我们做了很多评估,发现煤不但能做,煤开始做经济效益非常高,现在上做了很多工作,我这里介绍一下我们自己做的工作,就是用催化剂把它和碳结合一起,我们也申请专利,做一些推广工作。我前面讲煤的化工,大家认为很好,但是煤化工里面非常大的问题就是二氧化碳的排放,你把煤变成合成器,最后合成的时候你要把里面的氧拿出来,那么是一氧化碳变成二氧化碳,要么是氢变成水,你生产一吨的油就可以产生十吨左右的二氧化碳,这个问题非常大,假如二氧化碳的问题不解决,你这个煤化工走不下去的。
一个简单的说话就是现在的发电厂的效率是45%,那么假如说你用了CCS这个技术以后基本上一个大数就是35%,这个技术不太成熟。二氧化碳有没有办法用起来,假如说二氧化碳把它用起来,它里面也是碳,但是你要把二氧化碳用起来,首先是要有氢,你有了氢我们做催化就有办法把氢加到二氧化碳上,接下来就是一个问题,氢从哪里来?那么现在有一种说法用核能,大家也知道,核能发电不能一会发,一会不发。当然你有催化剂比较好。
另外一种说法跟我们的风电联在一起,大家知道风光产生电,电解水可以直电,假如说把光电生成甲醇这是一条路。另外一条路就是太阳能,那么假如说我太阳能能够置成氢气,所以现在的光解水现在都做这样一个工作。最近有很多人推很多概念,就是人造树叶的概念,这个概念很简单,自然界中很有,二氧化碳加上水,事业就变成蛋白,很多人都在做,这个过程不管什么过程最关键的问题实际上还是催化的问题。
我前面讲的是化石能源的转变,我们都知道现在能源系统是什么系统呢?化石能源变成油到最终用户或者化石能源发电到最终用户,一旦化石能源没有了,电肯定是有的,核能发电,水力发电是有的,这条路能够走下去,马上就问?流动的分散的,我们每天都用的流动的不能用电的地方到底什么东西替代?可能那条路是氢,那么这样你假如用氢就用燃料电池,现在发展也是比较完善,那么国际上做很多燃料电池车的示范,当然中国也做示范,包括世博会,包括奥运都做很多示范,应该说我们这方面的研究也不比世界上差很多,燃料电池基本上都是用的贵金属,假如说一千万辆的增长,不可能支持这样的增长,很大的催化过程如何用便宜的金属替代贵金属,这就是我们现在做的。所以上面我就简单讲讲关于这个能源催化的概念。
最后做一个总结现在所谓能源就是我们燃料化学品、电、热,现在能源就是石油、煤天然气,这里面最大就是二氧化碳,加入二氧化碳解决了,这个化石能源还能走下去,假如二氧化碳不解决化石能源是很大的问题。未来就要用到光风,怎么来替代这个化石能源?也可以看到光可以发电,风和核可以发电,也就是说未来的能源体系是这样一个能源体系替代我们现在这样能源的系统,这个能源体系里面我自己认为,催化是一个非常关键,也就是说这些化石能源都离不开催化,这是非常关键的问题。
第二个问题是电转化,不管是核能,风、光,最后都走到电这一块,怎么把电转成现在的能源未来肯定是一个大问题,电怎么储存起来,这也是一个非常大的问题。我自己认为催化还是一个非常重要的方面,最后催化的技术问题都会有很多问题,我们中科院有很多研究所,这个研究所里面经20个研究所做能源方面的事情,包括核能,包括天然气,包括煤的转化,取得了比较好的成果。我自己本人来自中科院大连研究所,这个研究所是非常漂亮的研究所,我们现在研究工作在能源、资源利用,最后感谢大家听我这个报告,也欢迎大家有机会到大连去参观、访问、指导。
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