走进膜科学

实现碳达峰和碳中和，本质在于使经济社会发展彻底摆脱对含碳矿产资源的依赖，其关键在科技创新。作为一种高效节能的共性分离技术，膜技术在这个过程中可以发挥怎样的作用？本文从零碳能源重构、低碳流程再造、非二气体减排及负碳体系构建四个方面详细阐述了膜技术在实现“双碳”目标的关键技术途径中所发挥的重要作用，主要包括零碳电力存储、绿氢制备及利用、工业流程优化及节能降耗、CO2及非二气体捕集、CO2转化再利用等。文中分析了相关领域膜技术的发展现状，并对“双碳”目标下我国未来膜技术的研究方向和发展目标进行了展望，指出通过一系列颠覆性膜技术的大规模应用，可助力实现可再生能源成本全球最低、低碳流程再造代价最小两大战略目标，为我国实现碳中和提供坚实的技术支撑。

图1  膜技术在实现“双碳”目标中发挥的作用举例

实现碳达峰和碳中和，关键在于通过零碳能源重构、低碳流程再造、非二气体减排及负碳体系构建等技术途径摆脱对含碳矿产资源的依赖。作为一种高效节能的共性分离技术，膜技术在各项关键技术的发展中均可发挥重要作用。“双碳”目标下，我国膜技术的发展应面向国家重大需求，聚焦关键核心膜材料和膜过程，开展从高性能膜材料微结构调控、规模化制备、流程设计到工程应用示范的全链条研究，实现低成本绿氢制造、液流长时储能、基于膜材料和膜过程的低碳流程再造、膜法烟道气碳捕集、膜反应器CO2制甲醇等一批前沿和颠覆性技术的大规模应用，助力达成可再生能源成本全球最低、低碳流程再造代价最小两大战略目标，为我国实现碳中和提供坚实的技术支撑。