文/本刊記者 范珊珊

綠色燃料短期內很難大規模替代石油。這是一個漸進的替代過程，不是一次性的能源革命。

在“雙碳”目標深入推進的關鍵節點，綠色燃料正加速從戰略愿景走向產業現實。二氧化碳，這一長期被視為排放負擔的工業廢氣，正在一批兼具科學積累與工程定力的創業者手中完成一場靜悄悄的身份轉變——從廢氣變成可循環利用的碳資源，從碳排放的終點變成綠色燃料產業鏈的起點。

碳能科技（北京）有限公司（以下簡稱“碳能科技”）正是這一轉變的重要推動者之一。2015年由斯坦福大學化學博士、天津大學化工學院長聘教授康鵬創立，歷經十年深耕，這家國家級專精特新“小巨人”企業已在電化學CO?捕集利用（eCCU）、綠氫制備核心材料、電化學長時儲能等領域形成系統性技術積累，構建起了碳能、氫能、儲能三能并舉的戰略格局。

其研發的國際首臺CO?電解制合成氣中試裝置、全球首個完成真實海洋工況驗證的eDOC技術、全球首條CO?到液體燃油中試電化學轉化路線，均代表了該技術方向上0到1的原始突破。

值此“十五五”開局之年，《能源》雜志就核心技術原點、產學研轉化路徑、行業格局判斷與未來戰略規劃，對碳能科技創始人康鵬進行了專訪。

01

0到1的原始突破

《能源》：二氧化碳是綠色甲醇生產的重要原料。eCCU技術是碳能科技的核心，能否詳細說明這項技術在綠色甲醇等燃料生產中的具體應用？相比傳統CCUS路線，其在碳利用率、能耗及成本上的優勢如何量化？

康鵬：eCCU的工作原理可以用一句話描述：以CO?和水為原料，在綠電驅動下，通過催化劑在電解反應器陰極將CO?還原為合成氣（CO+H?），陽極同步氧化水產生O?，合成氣經費托合成路線進一步轉化為甲醇、合成油或SAF。

關鍵的差異化在“一體化”這三個字上。傳統CCUS的碳利用路線，需要先用胺液溶劑從煙氣中吸收CO?，加熱到120℃以上進行熱再生，才能得到高濃度CO?送去利用。這個再生環節是整個流程能耗的大頭。每噸CO?捕集能耗約2.2至2.6GJ。我們的方案是用電化學方法直接在電解液中捕集CO?，驅動力是電能而非熱能，捕集和轉化同步完成，能量效率較國際主流技術提升35%以上，且無須加熱設備，初始投資顯著降低。

技術指標方面，目前我們單堆CO?處理規模可達50至2000噸/年，適用CO?濃度10%至100%，合成氣電耗不超過6.5kWh/Nm3，電極使用壽命5至7年，合成氣氫碳比可在3:1至1:4區間調節，適配不同下游轉化需求。催化劑可穩定運行超8000小時。這個穩定性指標超越國際同類技術2至3倍——后者通常在2000至3000小時就明顯衰減。

技術的邊界條件在哪里？目前最大的制約是電耗。每標準立方米合成氣6.5千瓦時電，在工業綠電價格仍然偏高的地區，經濟性還不如化石能源路線。隨著技術的發展，這個能耗在逐步降低：實驗室可以做到6.0千瓦時電，3-5年內有望達到5.5千瓦時電左右。我們的路徑判斷是：隨著西部地區風光綠電價格的持續下行，這個經濟性翻轉點正在快速接近——不是二十年后，而是“十五五”期間就有望在部分場景實現。

《能源》：綠色燃料產業當前最大的瓶頸，被普遍認為是成本和風光的波動與化工生產連續性的適配。碳能科技有哪些技術可以解決以上的問題？

康鵬：要談綠色燃料的成本，就必須先談綠氫的成本。因為綠氫是這條產業鏈上最重要的能量載體之一。而要談綠氫的成本，就必須談制氫電解槽的核心材料——隔膜。這是一個長期被國外企業壟斷的“卡脖子”環節，也是我們重點投入的突破方向。

在我們切入這個領域之前，國內堿性電解槽所用的高性能復合隔膜，幾乎全部依賴進口，核心供應商集中在少數幾家歐洲和日本企業，單價高、交貨周期長、技術條款苛刻。更致命的是，上一代PPS隔膜都是針對穩定工況設計的，根本無法適配風電、光電這類間歇性波動能源——而綠色燃料的制備恰恰必須耦合波動綠電。這個矛盾，目前產品給不了答案。

我們自主研發的Zirmbrane?系列堿性電解水制氫復合隔膜，是目前國內唯一實現2.5米大寬幅量產的同類產品，也是全球首個在這一寬幅規格上完成量產的制氫核心材料。在核心性能指標上，小室電壓較上一代主流產品降低0.15～0.2V，泡點壓力突破0.3MPa，室溫面電阻不超過0.3Ω·cm2，使用壽命可達10年以上，成本降至600元以內——這在國產化之前是不可想象的價格水平。國產化之后，單位制氫成本較上一代材料路線降低約10%～15%，電解槽制造成本可降低30%，直接改變了綠氫的經濟性方程。

但我認為更重要的突破，是我們自主研發的Zirmbrane?3D三維復合隔膜——這是國內唯一、全球范圍內首創的結構性創新。傳統復合隔膜采用二維平面層疊結構，與國內主流電解槽槽體的匹配度較差，裝配條件要求高，長期擠壓運行中容易出現粉體脫落。我們基于第一性原理，重新設計了隔膜的微觀架構：Zirmbrane?3D采用類似鳥巢的三維交織一體化結構，將有機聚合物、陶瓷粉體與內襯支撐體深度融合，形成立體互穿網絡。這個結構帶來了幾個傳統隔膜做不到的性能。

第一，與國產電解槽的匹配度顯著提升，裝配貼合度更好，電阻損失更低。第二，抗擠壓和耐折裂性能大幅增強——彎折次數達千次不開裂，磨損率低，在電解槽長期運行的沖刷和壓力環境下，結構完整性遠優于傳統隔膜。第三，也是最關鍵的一點：三維結構賦予了隔膜在大幅波動電流下的瞬時響應性和氫氧安全性，可以真正適配風電、光電等間歇性綠電，在2000到10000A/m2的寬電流密度區間內保持著穩定的電解性能，將“波動綠電制綠氫”從理論變成了工程現實。

02

eDOC與SAF：下一個戰略方向

《能源》：eDOC海洋碳捕集技術與可持續航空燃料（SAF）的結合，被認為是一條真正可以實現碳負排放的路線。目前進展如何？這條路線的商業化邏輯是什么？

康鵬：eDOC與SAF的結合，在技術邏輯上是非常干凈的一條鏈路：從海洋提取CO?→電解制合成氣→費托合成SAF，原料來自海水和可再生電力，全程無化石燃料輸入，理論上可以實現真正的碳負排放，而不只是“低碳”。

技術進展上，海洋端2025年完成南海規模化海試，實現了與海上風電的耦合運行。這是這條鏈路的前端驗證。合成氣到SAF這一段，我們目前正在推進中試項目的系統設計，計劃2026年底在廣東建成“綠電耦合海洋碳捕集利用與合成SAF”一體化示范平臺，完成全鏈條的連續運行驗證。

商業化邏輯來自兩個方向的推力。一方面，全球SAF需求在快速增長。國際航空運輸協會預測2030年全球SAF需求超過1800萬噸，而目前產量不足總需求的1%，供給缺口極大。另一方面，海洋碳信用正在形成一個新興市場。eDOC捕集的CO?與空氣綠碳本質同源，可以獲得藍碳信用，額外的碳收益可以顯著改善整個項目的經濟性。eDOC加上SAF銷售，是一個雙重收益結構。這在經濟性上比純電制SAF項目更具韌性。

當然，我要客觀地說，eDOC到大規模商業化仍然有相當的路要走——MRV（監測、報告、核查）體系的建立、海洋環境影響評估的監管框架，以及eDOC+SAF集成系統的工程放大，每一項都需要時間。我們的判斷是：這是“十五五”期間完成中試和商業化早期布局的方向，不是今年就能拿到大規模訂單的方向。

03

“十五五”：把握政策窗口期

《能源》：“十五五”期間，國家加快推進綠色燃料產業布局。碳能科技如何把握這一政策窗口，在eCCU等關鍵技術的產業化和規模化擴張上實現跨越？

康鵬：“十五五”對碳能科技而言是一個規模躍遷窗口，但我不認為政策機遇本身就是我們的優勢——政策對所有參與者一視同仁。我們的核心戰略是：用已有的工程驗證數據，在這個窗口期內完成從“技術可行”到“經濟可行”的跨越。

具體動作上，最重要的是西北布局的綠電直連萬噸級CO?電解制甲醇項目，計劃2027年開工建設。這個項目的意義不僅是規模的突破，而且是一個在化工主流場景內驗證商業模式的標志性節點，未來將逐步擴展到10萬噸級乃至百萬噸級。

第二個方向是Zirmbrane?復合隔膜的國際化。我們已于2023年與日本高化學株式會社達成戰略合作，并在2025年進一步成立合資公司。中國的綠色氫能技術在國際上初步具備競爭力，但國際市場拓展需要時間和合規投入。這條線是長期布局，不是短期收入驅動的。

我對“十五五”機遇的總體判斷是：這個時間窗口是真實的，但也是短暫的。對碳能科技而言，最重要的事情不是融入政策熱點敘事，而是用更多的工業數據說話。運行數據是這個行業里唯一真實的護城河。

《能源》：從更長遠的角度看，綠色燃料替代石油進口、保障能源安全這個目標，技術上的關鍵約束究竟在哪里？碳能科技能在多大程度上參與這個替代進程？

康鵬：這是一個需要分層回答的問題。替代石油進口不是單一技術能解決的，它需要綠電成本、碳利用技術、燃料分發基礎設施、政策激勵四個層面同步就位。

從純技術角度，我認為當前最重要的約束不是轉化技術——eCCU和費托合成的技術路線已經被驗證——而是綠電成本和規模。我國西部地區風光綠電的發電成本已經降到非常有競爭力的水平，但輸送、消納、調峰仍然存在瓶頸，導致大量綠電無法有效利用。綠色燃料恰好可以成為綠電就地消納的載體——在風光資源豐富的地區，利用過剩綠電把當地工業CO?排放轉化為綠色甲醇或合成燃料，再通過現有的管道和運輸網絡分發到用能端。

這個邏輯不依賴新建大規模輸電基礎設施，與現有化工和能源體系的兼容性很高。碳能科技能參與的部分，是這條鏈路中的核心轉化環節：CO?電解技術和綠氫制備技術。按我們當前的技術迭代路徑，2030年前，我們的目標是在CO?電化學轉化這個單點上，把單位能耗降到足以在西部綠電價格條件下實現正向經濟性。這不是愿景，是有具體技術路線圖支撐的目標。

我想對一種常見的樂觀敘事潑一盆冷水：綠色燃料"大規模替代石油"不會在十年內快速發生。這不是技術問題，而是產業規模和基礎設施問題。但局部替代——在特定場景（航空、海運、化工原料）、特定區域（綠電廉價的西部）、特定應用（高附加值綠氨、綠醇、SAF）——可以在五年內看到較真實的經濟性。這是一個漸進的替代過程，不是一次突變性的能源革命。

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