近日，中国科学院院士包信和做客上海证券报主办的第六期“上证·院士说”，发表题为《应对“双碳”目标的产业变革逻辑和技术需求》的主旨演讲，并接受了专访。包信和认为，“双碳”背景下，能源大变革对技术和设备带来新需求，必将催生产业新机遇。

发展可再生能源 加快电气化进程

二氧化碳排放对温室效应的影响已成为全球共识。同时，甲烷减排也越来越受到全球关注。与欧美相比，我国实现碳中和面临诸多挑战。包信和认为，实现“双碳”目标，产业结构调整和能源结构变革是关键。发展可再生能源、加快电气化进程成为必由之路。在此情景下，氢能替代传统的碳基化石能源可以作为重要的补充。

氢能属于二次能源。目前，全球大约95%的氢能来自化石能源，被称为灰氢。通过捕集和处理过程中产生的二氧化碳，所得的氢能被称为蓝氢。通过可再生能源制氢，则被称为绿氢。包信和认为，绿氢是发展的必然。

包信和总结了第四次能源革命的三大特征：能源资源向可再生能源转变；能源结构向低碳和无碳转变；能源产业由资源属性向制造属性转变。

“双碳”目标下的新一轮能源革命是新兴产业的机遇。关键在于材料科学和制造技术的进步和突破。包信和分析了近期我国实现碳中和的途径：化石能源是保障，可再生能源是核心，氢能技术是关键。

叠层技术是太阳能提效的重要路径

可再生能源将成为我国未来能源的主体，太阳能将在未来可再生能源规模化利用中占有重要位置。太阳能未来的发展趋势必然是叠层。通过叠加新材料，太阳能发电效率可进一步提升。

钙钛矿技术发展很快，晶硅-钙钛矿叠层电池效率可达到33.7%。但钙钛矿在稳定性等方面仍存在挑战。3C-SiC是受关注的下一代光伏电池材料，转换效率有望超过60%，但目前尚未实现突破。

关于高效太阳能电池的发展趋势，叠层的方向是明确的。多种光电半导体材料如何高性能叠合，还需要大量研究。窄禁带半导体材料、量子点也值得关注。

氢能技术突破任重道远

氢能被寄予厚望。电解水制氢技术逐步成熟，但不同的技术路线发展程度存在差异。目前最为成熟的碱性电解器电解效率在75%左右，缺点在于效率偏低，且有污染风险。质子交换膜电解器（PEM）优势日渐明显，其电解效率可达80%左右，但投资较高。

阴离子交换膜（AEM）和固体氧化物（SOEC）作为新兴技术潜力巨大。AEM电解槽的潜力在于将碱性电解槽的低成本与PEM的简单、高效相结合。但目前存在化学、机械稳定性的问题。SOEC电解槽一般都在高温下运行，近期内系统效率有望达到85%。

包信和表示，耐久性是SOEC目前遇到的重要问题。电解水制氢技术的发展前景受设备投资和电价影响。到2050年，电解水制氢成本大约能降到12元—13元。如果考虑到碳税等环保因素，电解水制氢的经济性将更凸显。

包信和院士是我国化学物理领域杰出的科学家，主要从事能源高效转化相关的研究。经过20余年探索，带领团队创建了“纳米限域催化”概念，荣获2020年度国家自然科学奖一等奖。

“上证·院士说”是上海证券报联合权威机构、顶级专家资源主办的高端交流平台，邀请两院院士权威专家，聚焦前沿技术，分享新思想、新观点。本期活动由华安证券、南京银行上海分行战略支持。

（文章来源：上海证券报）