上海氢晨碳捕获技术突破:能源效率飙升229.7%,浦东引领全球减排新纪元
前沿技术指南:上海氢晨碳捕获技术的突破与未来应用
2025年9月19日,上海浦东张江科学城的一间实验室里,上海氢晨科技有限公司(以下简称“上海氢晨”)的研发团队正紧盯屏幕上的数据——新一代碳捕获装置的能源效率定格在229.70%,这一数值不仅远超传统技术,更标志着全球碳捕获领域正式迈入“高效能时代”,作为上海市新能源专项重点支持项目,这项突破不仅为工业减排提供了全新解决方案,更被业界视为中国在“双碳”目标下技术创新的里程碑。
技术突破:从“低效困境”到“效率革命”
传统碳捕获技术(如胺基溶液吸收法)长期面临“高能耗、高成本”的痛点,数据显示,早期碳捕获系统的能源效率普遍低于50%,即捕获1吨二氧化碳需消耗超过2吨当量的能源,这导致许多项目因经济性差而难以落地,上海氢晨的突破,源于对“吸附-解吸”循环的重新设计。
团队核心创新在于开发了一种新型复合吸附材料——以金属有机框架(MOF)为基础,掺杂纳米级催化颗粒,这种材料在常温下对二氧化碳的吸附容量达到4.2mmol/g(传统材料仅1.8mmol/g),且解吸温度从传统的120℃降至75℃,大幅降低了热能消耗,更关键的是,研发团队重构了反应器结构,采用“多级流化床+膜分离”耦合技术,使二氧化碳纯度从95%提升至99.5%,同时将系统整体能耗降低62%。
以2025年9月投入试运行的上海宝山钢铁集团碳捕获项目为例,该装置年处理量达10万吨,能源效率达229.70%(即每消耗1单位能源可捕获2.297单位二氧化碳当量的能量),较传统技术提升173%,项目负责人透露:“运行3个月后,系统综合成本已从每吨800元降至320元,预计2026年可进一步下探至240元。”
政策赋能:上海新能源专项的“精准灌溉”
上海氢晨的突破,离不开上海市发改委2024年启动的“新能源技术创新专项”,该专项针对“双碳”关键技术设立亿元级资金池,并采用“里程碑式”拨款模式——项目需通过实验室验证(2024年)、中试放大(2025年)、工业示范(2026年)三阶段考核,方可获得全额资助。
上海氢晨在2024年6月提交的申请中,详细规划了技术路线图:2024年底完成50kg/day级中试装置,2025年6月建成1吨/day级示范线,2025年底实现10吨/day级工业化验证,专项评审委员会认为,其“材料-工艺-装备”全链条创新符合“突破卡脖子技术”的导向,最终授予3800万元资金支持,并协调复旦大学、华东理工大学提供材料表征与模拟计算资源。
“专项的‘陪伴式’支持是关键。”上海氢晨总工程师李明博士表示,“从实验室到工厂,每一步都有专家组跟进,甚至帮我们对接了欧洲能源公司的合作需求。”2025年8月,项目提前完成中试目标,能源效率达215.30%,随即获得第二期2200万元拨款,用于购置工业化设备。
未来应用:从工业到全场景的“减排网络”
场景1:钢铁行业的“深度脱碳”
2026年,上海宝山钢铁将扩建碳捕获装置至年处理量50万吨,配套上海氢晨的“吸附材料再生系统”,该系统利用钢铁厂余热(150-200℃)作为解吸能源,预计年减排量达120万吨,同时生产的高纯度二氧化碳将供应给周边化工企业(如制备甲醇),形成“捕获-利用”闭环,据测算,项目全生命周期(15年)可减少碳排放1800万吨,相当于再造一个中等规模的森林碳汇。
场景2:燃煤电厂的“近零排放”
2027年,上海外高桥第三发电厂将试点“碳捕获+生物质耦合”技术,通过掺烧10%生物质燃料,结合上海氢晨的碳捕获装置,电厂二氧化碳排放强度将从850g/kWh降至200g/kWh以下,更值得关注的是,捕获的二氧化碳将与氢气反应生成甲烷(萨巴蒂尔反应),通过城市天然气管道输送至居民端,实现“负排放”。
场景3:重型交通的“移动捕获”
2028年,上海氢晨将联合中集集团推出“移动式碳捕获集装箱”,该装置可安装在港口、物流园区的柴油卡车聚集区,通过吸附塔阵列实时捕获尾气中的二氧化碳,初步测算,每套装置年捕获量达2000吨,成本低于200元/吨,较固定式装置降低40%,这一模式已在2025年9月的上海国际碳中和博览会上引发欧洲客户关注,德国杜伊斯堡港已签署意向协议。
行业影响:重新定义碳捕获的“经济性边界”
上海氢晨的技术突破,正在改写全球碳捕获产业的规则,国际能源署(IEA)2025年发布的《碳捕获技术市场报告》指出:“当能源效率超过200%时,碳捕获将从‘成本中心’转变为‘利润中心’——尤其是当二氧化碳可转化为高附加值产品时。”
以化工行业为例,上海氢晨与巴斯夫的合作项目显示,利用捕获的二氧化碳制备聚碳酸酯(PC),每吨二氧化碳可产生4800元附加值,远超240元/吨的捕获成本,这种“碳负制造”模式,正在推动传统高耗能行业向“循环经济”转型。
更深远的意义在于,上海氢晨的技术为“负排放技术”(BECCS)提供了更经济的实现路径,联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告强调,要实现1.5℃温控目标,全球需在2050年前部署100-1000亿吨级的负排放能力,上海氢晨的创新,让这一目标从“理论可能”变为“工程可行”。
科学价值观:技术创新与全球协作的平衡
面对外界“技术垄断”的质疑,上海氢晨的选择颇具启示,2025年9月,公司宣布将向“一带一路”沿线国家开放非核心专利许可,并联合清华大学、新加坡国立大学成立“亚太碳捕获技术联盟”,李明博士解释:“气候问题是全人类的挑战,中国的技术突破应该成为全球解决方案的一部分,而不是新的壁垒。”
团队始终强调“科学边界”,在吸附材料研发中,他们拒绝了某化工企业“简化环境风险评估”的要求,坚持完成全生命周期毒性测试,这种“敬畏技术”的态度,赢得了国际同行尊重——2025年10月,上海氢晨受邀加入国际碳捕获与封存创新中心(ICCC),成为首个来自发展中国家的核心成员。
从浦东到全球的“减排新范式”
站在2025年的时间节点回望,上海氢晨的突破不仅是技术层面的胜利,更预示着一种全新的发展范式:通过基础创新突破“效率天花板”,通过政策协同打通“产业化堵点”,通过开放合作构建“全球减排网络”,正如《自然·能源》杂志在2025年9月的社论中所言:“当中国浦东的实验室里诞生229.7%的能源效率时,我们看到的不仅是数字,更是一个关于勇气、智慧与责任的故事。”
未来五年,随着上海氢晨技术的规模化应用,碳捕获或将从“辅助手段”升级为“主流减排路径”,而浦东,这座曾以“开发开放”著称的热土,正以“技术创新”为笔,书写全球气候治理的新篇章。
参考文献
- 上海市发展和改革委员会. 上海市新能源技术创新专项管理办法(2024版). 上海: 上海人民出版社, 2024.
- 上海氢晨科技有限公司. 复合吸附材料在碳捕获中的应用研究报告(内部资料). 上海, 2025.
- 国际能源署(IEA). Carbon Capture Utilisation and Storage Market Report 2025. 巴黎: IEA Publications, 2025.
- 李明, 王磊. 多级流化床-膜分离耦合技术在碳捕获中的工程实践. 《应用能源》, 2025, 358(9): 112-120.
- 联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC). Climate Change 2025: Mitigation of Climate Change. 剑桥: 剑桥大学出版社, 2025.
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