综述：评估高级醇作为绿色燃料在碳循环中的潜力

（编辑推荐）本文系统评估了高级醇（C2+OH）作为碳中和燃料的潜力，对比了其与氢气（H2）、甲烷（CH4）和甲醇（CH3OH）在能量密度、储存安全性及技术成熟度（TRL）方面的优劣，提出CO2加氢合成路径需突破催化剂性能与规模化生产瓶颈，为碳循环经济提供新思路。

　　

摘要

化石燃料过度使用导致二氧化碳（CO₂）排放激增，引发气候变化与海洋酸化。高级醇（如乙醇C₂H₅OH、丙醇C₃H₇OH）通过CO₂加氢合成，兼具液态储存、高能量密度和低污染特性，但其产业化面临反应动力学壁垒与工艺不成熟的挑战。相较之下，氢气（H₂）虽能效高却存在储运安全隐患，甲醇（CH₃OH）技术成熟但能量密度较低。

引言

CO₂转化液态燃料是碳循环的关键策略。高级醇凭借高辛烷值和清洁燃烧特性（减少CO/NO_x排放），成为汽油替代品的优选。然而，CO₂化学惰性导致加氢反应需高温高压，能量损耗显著。生物质转化受限于土地资源，而CO₂直接捕获结合绿氢（由可再生能源制备）的路径更具可持续性。

绿色燃料特性与生产方法对比

能量密度：液态高级醇（如丙醇32 MJ/L）显著高于压缩氢气（5.6 MJ/L）。安全性：醇类闪点高，爆炸极限范围窄于氢气。合成路径：CO₂加氢制甲醇（TRL 9）已商业化，而高级醇合成（TRL 4-6）仍需优化催化剂选择性与反应器设计。

碳循环效率评估

CO₂加氢制醇虽实现碳闭环，但反应放热导致净能效降低。例如，甲醇合成能量效率约50%，而高级醇因多步反应进一步降至30%-40%。甲烷（CH₄）虽能效达60%，但甲烷泄漏的温室效应是CO₂的28倍。

技术成熟度与产业化瓶颈

CO₂捕获：胺吸收法（TRL 9）成本高；电解制氢：质子交换膜（PEM）技术（TRL 8）依赖贵金属催化剂。高级醇合成中，铜基催化剂对C-C偶联选择性不足，需开发多金属协同体系。

市场前景与政策激励

目前可再生甲醇成本（0.8-1.6美元/kg）低于高级醇（1.2-2.5美元/kg）。欧盟碳边境税与中国碳中和政策或推动市场倾斜。乙醇衍生航空燃油（SAF）和生物聚乙烯（PE）是潜在高附加值方向。

结论

高级醇在储运安全性与终端应用上优势突出，但需突破催化效率与工艺集成瓶颈。短期优先发展甲醇经济，中长期布局C₂₊醇产业链，结合碳捕集与封存（CCS）技术实现负碳排放。