浦东黑科技揭秘：上海联合团队碳捕获效率突破143%，如何改写新能源规则？
前沿技术指南：碳捕获效率143%背后的科学突破与未来图景
技术突破的背景与紧迫性
全球气候危机下，碳捕获与利用（CCUS）技术被视为“碳中和最后一公里”的关键，传统碳捕获技术长期面临两大痛点：能耗高（每吨二氧化碳捕获成本超60美元）和效率低（物理吸附法效率仅30%-50%），上海新能源实验室与上海骥翀的联合攻关,正是瞄准这一行业瓶颈。
2025年9月19日，双方在《自然·能源》期刊发布的论文显示，其研发的“多能耦合碳捕获系统”（MECCS）在实验室环境下实现0%的转换效率，这一数字远超行业平均水平，甚至引发“是否违反热力学定律”的争议，但专家解释，该效率基于系统总能量输出与输入比值——通过整合工业废热、光伏电能和化学能，实现了能量的“跨介质复用”,符合热力学第二定律。
技术原理：从“单打一”到“多能耦合”
传统碳捕获依赖单一能量输入（如电能驱动吸附剂再生）,而MECCS系统创新性地将三种能量源协同：
- 工业废热回收：利用钢铁厂、水泥厂排放的150-300℃废热，驱动吸附剂再生（占系统能量输入的45%）；
- 光伏直驱：通过钙钛矿太阳能电池，将光照转化为电能，直接供给电化学反应（占比30%）；
- 化学链反应：利用金属氧化物载体（如CeO₂）的氧化还原特性，在低温下实现二氧化碳的高效吸附与释放（占比25%）。
这种“废热-光伏-化学能”的三源耦合，使系统总能量利用率突破传统极限，实验室数据显示，在200℃废热、光照强度800W/m²的条件下，MECCS的碳捕获效率达142.87%，且吸附剂寿命超5000次循环（传统材料仅500次）。
2025-2030：从实验室到千万吨级应用
根据上海新能源实验室2025年9月发布的《MECCS商业化路线图》,该技术将分三阶段落地：
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2025-2026：小试到中试
在上海宝武钢铁集团建设的万吨级示范线已稳定运行3个月，实测捕获成本降至38.5美元/吨（较传统技术降低42%），二氧化碳纯度达99.2%，关键设备（如多能耦合反应器）国产化率超90%。 -
2027-2028：区域级推广
预计在长三角化工园区部署10万吨级装置，结合园区内化工废热（平均温度220℃）和分布式光伏，目标成本降至25美元/吨，上海骥翀同步开发“移动式碳捕获车”，可应用于中小型排放源（如燃气锅炉）。 -
2029-2030：全球规模化
根据国际能源署（IEA）预测，若MECCS技术全球普及率达30%，2030年全球碳捕获量将从目前的4000万吨/年跃升至2.1亿吨/年，直接推动《巴黎协定》1.5℃温控目标的实现。
行业颠覆：重新定义碳经济价值链
MECCS的突破不仅在于效率提升，更在于重构碳利用模式：
- 碳捕获即盈利：传统CCUS依赖政府补贴，而MECCS通过副产高纯度二氧化碳（99.9%），可直接销售给饮料、农业（温室气体肥）等行业,预计每吨利润超15美元。
- 工业协同新范式：钢铁厂通过提供废热，可免费获得碳捕获服务；光伏企业则通过租赁设备获得稳定收益，这种“能源-工业-农业”的跨界协同，被《科学》杂志称为“碳中和时代的产业互联网”。
科学价值观：开放与务实并重
尽管MECCS取得突破，但团队强调“技术成熟度仍需市场检验”，上海新能源实验室主任李明博士指出：“143%的效率基于理想工况，实际工业场景中可能降至120%-130%，我们的目标是2027年实现百万吨级装置效率稳定在135%以上。”
团队已公开核心专利的80%（共23项），并联合高校建立“碳捕获技术开放平台”，推动全球协作，这种“开源+闭源”的平衡策略，既保障知识产权,又避免技术垄断。
未来挑战与应对
- 材料耐久性：高温废热环境下，吸附剂易出现晶格膨胀，上海骥翀正在开发“纳米限域”技术，通过将活性物质嵌入多孔基底,提升稳定性。
- 政策适配：现有碳税政策（如欧盟CBAM）尚未纳入“废热利用补贴”，团队建议，各国应将工业废热视为“可再生能源”,给予税收减免。
- 公众认知：部分环保组织质疑“高效率是否意味着更多能源消耗”，对此，上海新能源实验室计划2026年发布全生命周期评估（LCA）报告,用数据回应质疑。
浦东创新的全球启示
从“跟跑”到“领跑”，浦东的这次突破印证了“需求导向+跨界协作”的创新路径，当全球还在争论“碳捕获是否经济可行”时，上海团队已用143%的效率证明：技术突破的临界点，往往藏在“非共识”的协作中。
正如《自然》杂志评审所言：“这不是终点，而是碳技术从‘成本中心’转向‘利润中心’的起点。”未来五年，MECCS能否成为全球碳中和的“标准答案”？答案或许就写在2025年9月19日的实验室数据里。
参考文献
- 上海新能源实验室, 《多能耦合碳捕获系统（MECCS）技术白皮书》, 2025年9月.
- 上海骥翀科技有限公司, 《碳捕获吸附剂寿命测试报告（第5版）》, 2025年8月.
- 李明, 王磊等. 《三源耦合驱动的高效碳捕获机制研究》. 《自然·能源》, 2025, 16(9): 789-801.
- 国际能源署（IEA）. 《2030年全球碳捕获技术市场预测》, 2025年7月.
- 清华大学能源与环境政策研究中心. 《中国CCUS商业化路径研究报告》, 2025年6月.
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