清华大学能动系李政、刘培教授团队联合普林斯顿大学团队在绿氢与碳捕集利用与封存（CCUS）技术协同与规模化利用方面取得重要研究进展。研究工作围绕“碳—氢—氧”分子层面跨流程耦合这一核心概念，提出并系统论证了可再生能源驱动的“水泥甲醇联产”新范式，通过“过程灵活性—厂级经济性—宏观技术部署”协同分析框架，为在难减排工业部门推动绿氢与CCUS技术协同部署及基础设施布局优化提供了新的可行路径。
在水泥与甲醇等难减排工业部门实现深度脱碳的过程中，CCUS被普遍认为不可或缺，但其规模化推进仍受制于成本较高、基础设施不足以及市场激励不确定等因素。为加速绿氢与CCUS的技术成熟与规模化应用，一个关键方向是寻找既具经济可行性、又能复制推广的早期应用场景。
水泥甲醇联产“过程灵活性—厂级经济性—宏观技术部署”协同分析框架
研究团队提出“水泥甲醇联产”协同路径，利用可再生电力电解制氢副产的高纯氧支撑水泥窑富氧燃烧与CO₂捕集，并将捕集到的CO₂作为甲醇合成碳源，实现跨流程物质耦合。研究基于小时级、考虑运行灵活性的过程模型优化联产系统配置，并在全国尺度评估逐厂部署与CO₂源汇匹配策略。研究发现，相较于分别推进水泥脱碳与可再生甲醇路径，“水泥甲醇联产”可显著降低总体减排成本，更适合优先在可再生资源条件较好的水泥厂布局；同时，该技术的引入可能对CO₂运输与封存等基础设施的空间规划产生重要影响。
该研究展示了以工业共生方式推动绿氢与CCUS联合部署的潜力，通过跨行业的物质流耦合与过程集成，在同一系统内协同匹配“碳源”、“氢源”、“氧源”及相关基础设施配置，为水泥与甲醇等难减排行业探索更具经济性的深度脱碳路线提供了新思路。
研究成果以“通过水泥甲醇联产在中国规模化绿氢与CCUS”（Scaling green hydrogen and CCUS via cement-methanol co-production in China）为题，于2月6日在线发表于《能源与环境科学》（Energy & Environmental Science）。
清华大学能动系2025届博士何岳璋为论文第一作者，能动系刘培教授、李政教授、普林斯顿大学埃里克·拉尔森（Eric D. Larson）教授和杰西·詹金斯（Jesse Jenkins）副教授为论文通讯作者。论文共同作者包括普林斯顿大学副研究员罗弘熙、能动系2024届博士林园铖、普林斯顿大学博士研究生安娜·李（Anna Li）、能动系2023级博士研究生王振乾、美国Carbon Solutions公司研究员卡尔·塔尔斯马（Carl J. Talsma）、清华低碳能源实验室助理研究员方宇娟。
论文链接： https://doi.org/10.1039/D5EE07379K
