可降解材料制作的花朵

時隔一年半，2023中關村論壇展覽(科博會)在5月26—5月30日舉行，可謂是眾望所歸。筆者走進科博會現場，與八方賓客共赴這場精彩的科技盛宴。展會上，具有綠色低碳特點的新材料、新技術、新能源等創新成果集中亮相，引領新興產業發展，彰顯中國創造的最新成就。

新材料

創新引領新賽道

新材料產業具有很強的基礎性和先導性，是此次科博會的重要展示部分。多個展區展示了高性能纖維、新型顯示材料、生物可降解材料等關鍵戰略材料。

前沿科技與未來產業展是科博會的核心展區之一。智能制造與新材料板塊作為該展區的重要板塊，多種原創性、顛覆性前沿新材料在這里亮相。

北京石墨烯研究院帶來了一系列石墨烯材料制品。“風機葉片附上石墨烯玻璃纖維后，通電可以迅速加熱到可控溫度，且熱轉化效率達到98%以上，既節省了電耗，又達到了快速除冰的目的。”北京石墨烯研究院相關負責人透露，采用該材料的風電葉片樣機吊裝成功，未來該材料在風電除冰等民用領域也將大放異彩。此外，研究院展出的烯碳/芳綸高強復合纖維是一類具有高強度、高模量、抗沖擊性強、生命周期長的高性能聚合物材料，可應用于特種裝備制造；石墨烯薄膜年產能可達3萬噸，可應用于柔性顯示、電子器件、傳感器、生物醫學等領域。

由中國建材凱盛科技集團自主研發的厚度為30~70微米的柔性可折疊玻璃系列產品也在該板塊展出，彎折壽命突破100萬次，可應用于折疊手機/平板、卷軸電視、穿戴顯示、集成電路等多個領域。該集團同步打造了“原片生產—精密加工—模組貼合”全制程、全國產化完整產業鏈，保障了我國柔性可折疊玻璃的產業鏈、供應鏈安全，引領了柔性顯示材料的創新發展。目前，該產品已開始批量化交付，即將實現國產超薄柔性可折疊玻璃在折疊手機及其他終端的應用。

北京科技大學北京材料基因工程高精尖創新中心科技成果吸引了一大批參觀者駐足。據了解，該中心聚焦材料高通量、自動化、智能化等先進實驗技術與裝備的創新研究，自主研發了一系列材料先進制備表征技術裝備，實現了新材料成分—工藝的高效篩選優化與材料性能的快速評價。

走進信息科技與智能制造展區，在中國石化展廳，好像踏上了一段“化生萬物”奇妙之旅，深刻感受到一滴小小的石油是如何演變成為各類化工產品，服務我們生活的方方面面。在“化生萬物”多媒體景觀空間，擺放著具有“輕、固、美”特點，能耐800℃高溫，被稱為“黑黃金”的“新材料之王”——碳纖維。2022年冬奧會火炬“飛揚”就是用中國石化碳纖維編制而成。此外，在多媒體景觀空間，筆者還看到生物可降解材料制成的動態花朵；干法單向拉伸鋰電池隔膜用聚丙烯；讓塑料包裝由“棉服”變“T恤”的雙向拉伸聚乙烯(BOPE)；扯不斷、割不破、泡不爛的超高相對分子質量聚乙烯。

此外，屏幕上循環播放著中國石化自主研發的其他新材料：保障我們健康生活的抗菌聚丙烯樹脂；成為新能源電池與高端電工膜產業最優選擇的高端高性能膜材料；填補國內技術空白的高等規聚丁烯-1；助力高端醫用高分子材料國產化的醫用SEBS；符合高性能輪胎對安全、高速、節能要求的稀土順丁橡膠……

固碳技術

助力“雙碳”目標實現

在科博會展區，眾多固碳新技術也紛紛亮相。

在綠色“雙碳”展區的中央展臺上，有一排小巧的模型，展示著圓球形的二氧化碳儲存罐、圓柱形的氫氣儲存罐等，通過發光的管線，連接到一個淀粉合成裝置上。據展臺負責人介紹，這里是二氧化碳人工合成淀粉的沙盤展示區。二氧化碳人工合成淀粉是中國科學院天津工業生物技術研究所所長馬延和團隊的一項重要科研成果。馬延和在中關村論壇第二屆碳達峰碳中和科技論壇上表示：“在‘雙碳’目標下，如果我們能把二氧化碳作為工業原料用起來，將為經濟綠色可持續發展提供戰略支撐。以二氧化碳作為工業原料，實現農業產品、石化產品的生物合成，有著廣闊的發展前景。”

北京首鋼朗澤科技股份有限公司展示了工業尾氣生物固碳新技術。“通過我們自主研發的合成生物技術，可將含一氧化碳、二氧化碳的工業尾氣直接轉化為生物乙醇及微生物蛋白等高附加值產品，將無機碳和氮直接轉化為有機碳和氮，實現工業體系重塑。”首鋼朗澤副總經理晁偉介紹，該技術可實現二氧化碳零排放，對減少化石能源消耗，保障國家糧食安全、能源安全具有重要意義。

二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)是應對全球變化的關鍵之一，是實現“雙碳”目標的重要路徑。多家大型能化央企在科博會上展現了其在CCUS方面取得的突破性成果。

走進中國石化展廳，宣講員就向筆者介紹了中國石化在CCUS方面的進展。目前，中國首個百萬噸級CCUS項目齊魯石化—勝利油田百萬噸級CCUS項目已投入運行，每年可減排二氧化碳100萬噸，相當于植樹近900萬棵、近60萬輛經濟型轎車停開一年。

從中國海油展廳了解到，我國首個海上二氧化碳封存示范工程項目在南海東部海域正式投用。據介紹，二氧化碳回注的地層具有“穹頂”式的地質構造，該地質構造類似一個倒扣在地底下的“巨碗”，具有自然封閉性，能實現二氧化碳長期穩定封存。

中國石油展廳也展出了CCUS產業化成果。中國石油在理論技術、現場試驗、工業應用等方面加速推進CCUS全產業鏈發展，二氧化碳年注入能力達到100萬噸，產油31萬噸，累計埋存二氧化碳超過550萬噸，已完成CCUS—EOR項目全產業鏈商業示范。

國家能源集團首創了煤化工二氧化碳捕集與封存成套技術，建成世界首個煤化工10萬噸級二氧化碳捕集與封存工程，在陜西神木錦界電廠建成目前國內最大規模的15萬噸/年燃燒后二氧化碳捕集示范裝置。

工藝升級

推動產業高質量發展

越來越多化工工藝的研究推廣和落地應用，正在推動著相關產業的技術進步和轉型升級。

在中國海油展區，甲烷化催化劑吸引了眾多觀眾的駐足。據該展區相關負責人介紹，甲烷化催化劑是煤制天然氣工藝的核心和重要載體，對提高甲烷轉化效率至關重要。然而目前國內甲烷化催化劑普遍依賴進口。2013年，中國海油與西南院合作完成甲烷化催化劑中試放大研究。2022年7月，甲烷化催化劑成功應用于新疆慶華13.75億立方米/年煤制氣項目，最大生產負荷達到設計指標的110%，天然氣產品質量合格，催化劑各項性能指標達到設計值，打破了國外長期對該產品的壟斷。

在新疆區域展廳，氣固相法合成氯化聚氯乙烯、合成氣制低碳醇、煤焦油全餾分加氫等多項工藝亮相。新疆天業聚氯乙烯上下游一體化新材料項目系列產品的研發與推廣應用，有效提升了國內聚氯乙烯專用樹脂產品的性能。新疆天業合成氣制低碳醇技術是現代煤化工重大創新技術組合，他們先后攻克了合成氣制乙二醇核心催化劑國產化、核心反應器大型化、甲醇低溫合成等關鍵技術，對推動煤炭清潔高效利用及國家能源安全具有重要意義。新疆宣力環保能源股份有限公司采用中低溫煤焦油全餾分加氫成套工藝對危廢煤焦油進行改造和蘭炭尾氣提氫，實現了膠質和瀝青質的完全轉化，突破了煤焦油原料精深加工利用的技術瓶頸，推動了煤焦油加氫行業技術進步和產業升級。

在青海區域展廳，青海鹽湖工業股份有限公司天然氣裂解制乙炔引進再創新及尾氣制30萬噸/年合成氨技術集成引起了觀眾的興趣。項目針對天然氣裂解制乙炔裝置出現的制約生產問題，從工藝設計、設備選型、操作方法等方面進行研究，對工藝管道、設備等進行了一系列改造，使裝置運行維護和生產成本費用大幅降低;對合成氨工藝進行系統優化和集成，將天然氣裂解的乙炔產品用于平衡氧化鉀深加工產生的氯氣，進而生產聚氯乙烯，副產尾氣制合成氨。該工藝具有投資少、運行成本低和操作安全簡便的特點，為國內天然氣裂解制乙炔裝置提供了借鑒。

“氫”裝上陣

擘畫綠色未來

氫能是來源豐富、應用廣泛、清潔高效的二次能源。科博會集中展示了當前我國氫能產業中的制備供應，以及氫能在道路交通領域的最新應用進展。

中國石化展臺以擁抱“氫”春未來為主題的沙盤形式展示了中國石化布局的氫能現代產業鏈。“中國石化建立了涵蓋‘制儲運加用研’的氫能全產業鏈條，聚焦氫能交通、綠氫煉化兩大領域，大力發展氫能一體化業務，推動綠色化轉型發展，在綠電制綠氫、加氫站、氫燃料電池、儲氫材料等多個領域均取得突破。”該展臺負責人介紹說，中國石化在氫能交通領域，大力布局氫能供給和加氫基礎設施建設，目前已在9家煉化企業建成氫純化及充裝設施，總供氫能力1.9萬標準立方米/時，加氫站已累計建成98座;在綠氫生產領域，依托煉化基地推進“源網荷儲氫”一體化建設，穩步推進新疆庫車、內蒙古烏蘭察布和鄂爾多斯風光融合綠氫示范項目建設。

作為中國石化布局氫能產業發展的一個典型代表，燕山石化在綠色“雙碳”展區設立展臺，氫能產業示范基地沙盤展示出從電解水制氫到加氫站供應的全流程。相關工作人員介紹，北京冬奧會的手持火炬以及主火炬“大雪花”使用的燃料氫能都來自燕山石化，它已成為國內實際供氫量最大的供氫中心。

歷經13年，北京氫璞創能科技有限公司研發的全球首款300kW碳復合板電堆，在綠色“雙碳”展區揭開神秘面紗。“電堆是燃料電池產業的核心零部件，是氫能源的核心動力引擎，其技術發展一直受到業內外的關注。”北京氫璞創能科技有限公司董事長歐陽洵介紹：“300kW碳復合板電堆的性能數據，率先突破了行業‘天花板’。這不但滿足重卡滿載的連續高速巡航，同時也保證了最低的氫耗。”

氫燃料電池發動機已經連續幾年出現在科博會上。此次筆者又看到了由北京億華通科技股份有限公司開發的氫燃料電池發動機。“我們的這款氫燃料電池發動機M180是億華通自主開發的一款燃料電池發動機，可搭載城際客車、城際公交車、牽引車、自卸車等車型。與以往產品相比，該產品具有大功率、高效率、智能化、動態響應等優勢，綜合性能達到國內同類產品領先水平。”億華通展臺負責人介紹說。

在前沿科技與未來產業展區的現代汽車展臺，氫燃料電池車NEXO吸引了觀眾的目光。“這3個橘黃色的罐子就是儲氫罐，氫氣從儲氫罐到達氫燃料電池系統，和氧氣發生電化學反應產生電力，并以此電力作為驅動動力。”展臺工作人員指著該車的剖面立體圖向觀眾詳細地講解著工作原理。在這一過程中，氫燃料電池車排出的只有水，真正實現了“零污染”。

除了布局氫能產業發展外，筆者注意到，中國石油、國家能源集團、隆基綠能等多家企業也在地熱、光伏、風能等領域不斷探索，扎實推進化石能源潔凈化、潔凈能源規模化、生產過程低碳化、能源產品綠色化。（中國化工報 丁青松 楊藝）