助力碳中和 新材料积极有为

论及“双碳”目标下的技术路线图,“减少碳排放”“增加碳吸收”是两条主线。其中,能源结构转变是关键一环,需要大力发展清洁能源、替代能源,这些均会拉动对上游材料的需求。

在清洁能源的使用上,预计到2030年,光伏和风电将开始替代存量的发电需求。目前中国光伏装机需求已经全球领先。光伏在能源结构中的占比持续提升,核心因素就在于各环节材料进步所带来的成本降低、效率提升。例如,从多晶硅到单晶硅的转变,带来了光电转换效率提升;光伏单晶体炉中热场材料从石墨向碳复合材料转变,带来了更长的使用寿命。总结而言,光伏的平价上网,是产业界在核心材料上不断探索改良的成果,未来光伏产业的升级和普及,更离不开新材料工艺技术的不断迭代,这也意味着相关新材料蕴藏巨大投资机会。
在探索替代能源的使用、能源使用效率的提升上,新材料也大有可为。例如,氢能作为一种替代能源,电解生产绿氢会带动隔膜、催化剂的生产,高压储氢瓶的核心材料、固态储氢材料等,也均是产业界正在加大生产或重点研发的热点;在煤化工的气固分离过程中,利用新材料如高性能陶瓷膜等,将有助于提高煤炭利用率,在排放量同等的条件下得到更多电能或化工产品。

 

“双碳”背景下,全社会的能源消耗结构将从化石能源逐渐向清洁电力转变,这其中最大的应用场景就是汽车的电动化。过去几年,新能源车行业经历了从概念到快速成长、渗透率加速提升的过程。从2021年前三季度情况来看,海内外电动车销量同比大幅增长,超出预期。

新能源车的蓬勃发展离不开材料的快速升级,最明显的就是电池材料,经历了正极从磷酸铁锂到三元体系,再到高镍三元的能量密度提升路径,为消费者带来续航越来越长的驾驶体验。材料成本的不断优化,也为消费者提供越来越实惠的车型选择,从而进一步带动需求。电池材料仅仅是新能源车产业发展中一个环节,在其他各个组件中,材料技术也在不断进步。例如,汽车轻量化将有利于减少能耗,铝镁合金部件备受关注。随着新能源汽车的电动化、智能化大趋势,未来相信新材料层面将涌现全面而深远的投资机会。

CCUS即碳捕获、利用与封存,指将CO2从工业过程、能源利用或大气中分离出来,直接利用或注入地层以实现CO2永久减排的过程,这是应对全球气候变化的关键技术之一。
在CCUS技术要求下,直接吸收化石燃料燃烧产生的CO2的新型碳捕捉材料备受各界瞩目,成为发展重点。这些新材料目前主要依靠液体有机胺化合物,未来还可能包括分子筛、吸附树脂、炭材料等。
“能耗双控”也使传统的化工行业面临挑战和机遇。化工行业每年贡献全球4%的碳排放,排放接近15亿吨/年。要协调解决碳排放的问题,首要是如何将化石能源从燃料转变成为原料、材料,进而变成更多的低能耗、高附加值材料。“燃料—材料”的路径转变,将为化工企业带来新的成长赛道,这里面蕴藏巨大投资机会。此外,在化工领域,生物质材料由于减少了对化石原料、能源的需求,同时相对较容易分解,正受到较大关注。

 
在碳中和进程中,新材料既是推动传统能源结构向清洁能源转型的实践载体,也是传统高污染、高能耗行业寻求积极转型的有效抓手。“双碳”背景下,新材料行业不仅具有巨大投资价值,也对全球绿色能源转型具有重大意义。

 

来源:碳中和公益

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