燃料零碳化是以太陽能、風能等可再生能源為主要能量制取可再生燃料，包括氫、氨和合成燃料等。基于零碳電力的可再生燃料制取（圖?7），將創建一種全新的“源-儲-荷”離線可再生能源利用形式，有望使交通和工業燃料獨立于化石能源，實現燃料凈零碳排放。可再生燃料是一項極具潛力的變革性技術，可為國家能源戰略轉型與碳中和目標實現提供全新的解決方案。

圖7 基于零碳電力的可再生燃料制取

可再生合成燃料是利用可再生能源通過電催化、光催化、熱催化等轉化還原?CO2，以合成碳氫燃料或醇醚燃料，具有能量密度高、輸運和加注方便、可利用目前加油站等基礎設施、社會應用成本低等優點。諾貝爾化學獎得主喬治·安德魯?·?歐拉（George Andrew Olah）等于?2006?年在著作《跨越油氣時代：甲醇經濟》中提出了利用可再生能源將工業排放及自然界的?CO2?轉化為碳中性醇醚燃料的觀點。

2018?年施春風、張濤、李靜海、白春禮?4?位院士聯合在?Joule?發文提出，如果人類想要獲取、儲存及供給太陽能，關鍵就在于如何將其轉化為穩定、可儲存、高能量的化學燃料，“液態陽光”將可能成就未來世界。近年來，通過可再生能源來轉化?CO2?制備合成燃料技術引起了世界主要發達國家和地區的高度關注。冰島碳循環國際公司（Carbon Recycling International）在冰島建成了世界上第一座基于?CO2?循環利用的商業化甲醇工廠，通過地熱發電，電解水制氫氣（H2），進一步與?CO2?合成可再生甲醇；2014?年該公司甲醇產能達到?4?000?噸。

2020?年?10?月中國科學院大連化學物理研究所李燦院士團隊千噸級“液態陽光”燃料合成示范項目在蘭州成功運行。歐盟啟動?Energy-X?項目，以?CO2?為介質來探究碳基能源的循環利用；美國能源部成立“液態陽光聯盟”（Liquid Sunlight Alliance，LiSA），聚焦?CO2?光/電還原液體燃料；上海交通大學成立了可再生合成燃料研究中心，目標是研發基于零碳電力的可再生合成燃料系統。牛津大學?Hepburn?等?在?Nature?上發文預測到?2050?年全球將有?42?億噸?CO2?被轉化為合成燃料。

要真正實現通過陽光、水、CO2?獲取可再生合成燃料，亟待開展可再生合成燃料的基礎理論和關鍵技術研究。針對?CO2?還原轉化產物，基于燃料與動力裝置相互作用及調控機制，進行可再生合成燃料設計；從分子水平上建立催化劑構效關系，實現高效?CO2?還原催化劑體系的設計與功能化定制；進而構建高能效的?CO2?還原合成燃料系統，實現?CO2?到液體燃料分子的高選擇性轉化和可再生燃料的合成。