“精準(zhǔn)剪接”煤分子，完成煤炭清潔利用，實(shí)現(xiàn)這一構(gòu)想離不開先進(jìn)、高效的催化劑，同時(shí)還要摒棄傳統(tǒng)的氧助氣化過程，有“綠氫”的幫助才能做到。

氫氣在自然界不存在，需要人工獲取，還要儲存、轉(zhuǎn)換和應(yīng)用。所謂“綠氫”，是指通過風(fēng)能、光能等可再生能源發(fā)電，再用清潔的電力分解水制備出的氫氣。這被認(rèn)為是未來獲取氫能的主要方式。但電解水制氫的成本比較高，全球每年消耗的5000萬噸左右氫氣中，僅有4%來自電解水，而且所用電能也非全部來自可再生能源。大多數(shù)氫氣來自化石能源，其中又以煤制氫價(jià)格最便宜。但以煤制氫，又免不了排放二氧化碳。

科研人員正在開發(fā)高效、便利、低成本獲取“綠氫”的途徑。比如，發(fā)展大規(guī)模、低能耗、高穩(wěn)定性的電解水制氫新技術(shù)，通過材料和過程的創(chuàng)新降低能耗和成本等。專家認(rèn)為，如果人們能夠比較經(jīng)濟(jì)地獲得“綠氫”，未來就能形成一條比較完善的氫能產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)氫能在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用，最終甚至?xí)纬梢惶转?dú)立于石油天然氣和電力的新體系。

氫氣的價(jià)值遠(yuǎn)不止助力煤炭清潔利用。包信和認(rèn)為，氫能利用效率高、無污染，還能與多種能源耦合，可以說是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵。當(dāng)今能源體系是由化石能源產(chǎn)生電力、液體燃料，再到達(dá)最終用戶。在未來能源構(gòu)架中，氫能將與電力一起居于核心位置，為終端用戶供能。

在能量釋放效率上，氫燃料電池技術(shù)比內(nèi)燃機(jī)更高，氫氣有潛力取代汽油，在交通領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。又如，傳統(tǒng)的煉鋼方式，主要通過焦炭燃燒提供還原反應(yīng)所需要的熱量，并產(chǎn)生還原劑一氧化碳，將鐵礦石還原得到鐵，再把鐵煉成鋼，整個(gè)過程會產(chǎn)生大量的二氧化碳；氫能煉鋼則利用氫氣替代一氧化碳做還原劑，其還原產(chǎn)物為水，從而極大降低煉鋼的二氧化碳排放。“以氫代煤”有望引領(lǐng)鋼鐵行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型。

氫能要想大規(guī)模使用，除了需降低制備成本外，儲存和輸運(yùn)也是必須克服的難題。針對這一痛點(diǎn)，我國科研人員探索“液態(tài)陽光甲醇”技術(shù)路線，即將“綠氫”與二氧化碳結(jié)合制成液態(tài)甲醇。將太陽能等可再生能源儲存在甲醇中，提供了一條可再生能源儲存和輸運(yùn)的新模式。這樣不僅可以解決氫氣儲運(yùn)問題，還能中和二氧化碳。此外，甲醇使用后分解得到的二氧化碳和水，又是下一輪循環(huán)的載體。

中科院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所太陽能研究部部長李燦介紹，經(jīng)過多年攻關(guān)，我國完成了全球首套直接利用太陽能“液態(tài)陽光甲醇”合成技術(shù)的規(guī)模化示范工程，正在推廣10萬噸級“液態(tài)陽光甲醇”合成技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用。