在全球应对气候变化的宏大叙事中，二氧化碳常被刻画为“罪魁祸首”。但李灿院士主持的“液态阳光”项目给出了一个截然不同的答案：如果能把二氧化碳从排放源头上“拦截”下来，与可再生能源制取的氢气一起转化为甲醇，那么碳就不再是负担，而是资源。
一、什么是“液态阳光”
“液态阳光”的概念，由中国科学院液态阳光研究组于2018年9月在《焦耳》（Joule）杂志上首次正式命名。它的基本逻辑并不复杂：利用太阳能、风能等可再生能源发电，驱动电解水制取“绿氢”，再将绿氢与从工业尾气或空气中捕集的二氧化碳催化合成甲醇。整个过程可用一个化学方程式概括：CO₂ + 3H₂ → CH₃OH + H₂O。
正是由于整个化学链条的起点是太阳能和风能，终点是液态燃料甲醇，这一技术才被形象地称为将无形阳光转化为液态能源的“液态阳光”。中国科学院大连化学物理研究所自2020年起持续推进人工光合成领域的全链条创新布局，发展太阳能等可再生能源制备绿氢、进而将CO₂加氢转化为甲醇（液态阳光）以及高附加值燃料或化学品，这是典型的人工光合成过程，也是实现碳中和目标的重要技术路径。
二、兰州新区：全球首套千吨级的“先行者”
兰州新区液态太阳燃料合成示范项目，便是这一理念的首个规模化验证场。
该项目的技术框架包含三个环节：光伏发电、电解水制氢和CO₂加氢制甲醇。配套建设总功率为10兆瓦光伏发电站，为电解水制氢提供清洁电力供应。整个示范项目占地约289亩，总投资约1.4亿元。项目于2018年8月正式立项，2019年3月开工建设，2020年1月17日首次试车成功并产出粗甲醇，迈出了将太阳能转化为液体燃料工业化生产的第一步。
项目核心基于李灿团队开发的两项关键技术：
- 其一，高效、低成本的电解水制氢技术。 在单套电解槽上实现了大于1000标方/小时的规模化产氢能力，单位制氢能耗降至4.3度电/方氢以内，在当时创下全球规模化碱性电解水制氢的最高效率纪录。
- 其二，高选择性、高稳定性CO₂加氢制甲醇催化剂。 李灿团队早在2017年就取得了技术突破，开发了一种二元金属氧化物（ZnO-ZrO₂）固溶体催化剂，并于同年10月将相关成果发表于《科学进展》杂志。在工业化装置上，甲醇选择性达到98%，甲醇纯度达到99.5%，催化剂抗中毒和抗烧结能力突出，稳定运行1000小时以上无明显失活。
2020年10月，该项目通过中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定，被认定集成创新了液态太阳燃料合成全流程工艺装置，具有完全自主知识产权，整体技术处于国际领先水平。需要特别指出的是，该项目的中试效果甚至优于实验室结果：在示范工程中甲醇选择性保持在95%以上，通过将未反应的二氧化碳循环注入系统，几乎所有CO₂都能转化为甲醇。
三、从千吨级到十万吨级：催化剂与反应器的跨越
如果说兰州示范解决了“能不能”的问题，那么当前的技术攻关则聚焦于“大到什么规模”和“做到多极致”两个维度。
2 025年11月，兰石重装联合大连化物所等单位研制的中煤鄂能化公司10万吨/年项目甲醇合成反应器通过验收，投用后二氧化碳转化率大于98.5%、甲醇选择性大于99.5%。这是国内首个拥有100%自主知识产权的全流程“液态阳光”工业化示范项目，标志着“绿电—绿氢—绿醇”的全链条技术已具备规模化复制的基础。
催化剂领域的突破同样加速推进。吉利创新中心自主研制的CO₂加氢制甲醇催化剂，通过构建独特的二维层状结构并优化催化剂表面疏水性，显著提升了催化性能与使用寿命。实测数据显示，该催化剂使CO₂与H₂总转化率和甲醇总选择性均高达99%以上，已完成千吨级中试和2000小时稳定运行，催化剂性能未出现衰减。2025年，该中试项目通过中国石化联合会72小时连续现场考核。与此同时，大连化物所于2026年提出“活性位点空间解耦”新策略，以破解低温下CO₂难活化、高温下副反应加剧的“跷跷板”效应。上海兖矿能源开发的催化剂也实现了CO₂总转化率＞95%、甲醇选择性＞93%的良好指标。
四、能源逻辑：从“氢储运困局”到“液体储能”
为什么非要将氢气转化为甲醇？答案藏在氢气的物理局限中。
氢气在常温常压下的体积能量密度极低，运输成本随距离增加而迅速攀升。而甲醇在常温常压下是液体，储运安全便捷，且能完美适配现有化石燃料的储存和运输基础设施。从储氢能力的角度看，甲醇同样展现出明显优势：1立方米甲醇含氢量可达约148公斤，而1立方米液氢的含氢量仅约70公斤。这意味着通过甲醇作为氢气载体，可以用普通车辆在常温常压下进行运输，安全性大幅提升，储运成本显著降低。
在能量承载方面，“液态阳光”甲醇同样表现优异。1吨“液态阳光”甲醇可以消纳6000多千瓦时的电力——一个百万吨级甲醇工厂相当于储存了60亿千瓦时的电能。从能源视角看，甲醇是“液态的电、液体的氢”，将波动的风光电资源跨时间、跨空间地储存下来。
五、未来：从兰州出发，走向西部的绿色版图
兰州千吨级示范项目不仅验证了技术可行性，更开启了一条西部地区“风光发电—电解制氢—CO₂加氢制甲醇—绿色甲醇应用”的全产业闭环。继兰州之后，全球首个10万吨级“液态阳光”燃料合成工业化示范项目已在内蒙古鄂尔多斯开工建设，标志着该技术正稳步迈向大规模商业化应用的新阶段。
“液态阳光”的意义不止于一种交通替代燃料。它利用西部的绿色电力制取液态甲醇，实现能源的“空间转移”与“时间平移”，将荒漠戈壁上的新能源电力转化为便于储存和运输的化学燃料，输送到东部负荷中心。在碳中和评价体系中，绿色甲醇的生命周期净排放近乎为零。更关键的是，它打通了绿氢的储运瓶颈，将中国西部丰富的风光资源转化为可输出、可交易的能源产品——这在“西能东送”之外，提供了“西醇东运”的新思路。
从兰州新区的千吨级生产线，到鄂尔多斯的十万吨级基地，二氧化碳加氢制甲醇正在从一项“实验室里的前沿技术”转变为一条真实落地的零碳能源路径。它让令全球困扰的碳排放以一种近乎生物循环的方式被重新纳入资源化轨道，同时以低廉、安全、高效的液体能量载体形态，为氢能的大规模应用扫清了储运瓶颈。催化剂性能的每一次突破、反应器设备的每一次下线和光伏电解槽的每一次降本，都在将这条能源逻辑从概念推向现实。
