以二氧化碳规模化利用技术为核心的碳减排方案
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中国科学院上海高等研究院研究团队通过成功设计新型高性能催化剂，在 CO2加氢一步转化高选择性合成汽油方面取得新突破（图 5）。在该催化剂上，CO2加氢烃类产物中汽油馏分的选择性高达 80％，而 CH4仅有 1％，且烃类组分以高辛烷值的异构烃为主，因此是航空汽油和车用汽油的优良替代燃料，具备了示范应用的条件。该工作被认为是 CO2转化领域的一大突破，为 CO2转化为化学品及燃料提供了重要的平台。
图 5 二氧化碳加氢直接制汽油生产路线
以核能耦合 CO2加氢直接制汽油为例，采用高温气冷堆驱动的高温蒸汽电解工艺为：单位氢气的生产能耗为 34．01 千瓦时／千克，以 0．3 元／千瓦时的核能发电电价为基准，所产氢气的盈亏平衡价为 13．42 元／千克。采用 CO2加氢制汽油工艺生产高附加值的油品，吨油品耗氢量为 6 000 立方米，其中汽油的选择性为 78．6％，扣除燃料气等副产品后，汽油生产成本为 7 622 元／吨。基于我国目前的汽油出厂价，考虑未来化石能源利用的限制，国家对清洁燃料的推广以及碳税政策的实施，当碳税高于 286 元／吨时，该系统的经济竞争力将逐渐显现。
截至 2018 年底，我国投入商业运行的核电机组额定装机容量达到 44 645．16 兆瓦时，累计发电量为 2 865．11 亿千瓦时。根据中国《电力发展“十三五”规划》，2020 年全国核电装机将达到 5 800 万千瓦，2030 年将进一步达到 1．36 亿千瓦，发电量达到约 10 000 亿千瓦时。若考虑用于该技术的核能发电量比例 2020 年为 10％，2030 年上升至 30％。则 2020 年使用核能耦合 CO2制汽油工艺，可生产清洁汽油 155 万吨，生产过程直接消耗 CO2610 万吨，实现产值 93 亿元，CO2总减排量达 1 063 万吨；2030 年，汽油产品增加至 1 100 万吨，直接消耗 CO24 280 万吨，实现产值高达 660 亿元，CO2总减排量进一步上升至 7 480 万吨，具有巨大的经济效益和环保效益。
针对零碳能源耦合二氧化碳的转化利用工艺，未来需要解决的关键技术问题包括：开发廉价高效的电极材料，实现工业级电解水工艺的开发；通过合成方法学、新材料与新结构的创制、催化构效关系的认识等，实现高活性、高选择性和高稳定性催化剂的规模化制备；解决反应器与催化剂匹配过程强化技术，克服传递过程限制，有效提升反应器效率与操作弹性、稳定性。