小颗粒改变大世界：纳米孔气凝胶节能降碳贡献大，降本增效效果好

中国经济导报、中国发展网记者 白 雪

随着技术的不断进步和市场需求的逐渐释放，我国新材料产业发展日新月异，材料种类层出不穷、升级换代步伐不断加快。新材料的普及应用不仅可以大幅降低资源消耗，还能够提高能源资源的使用效率。同时，作为传统高污染材料的替代品，也从源头减少了环境污染，促进绿色经济、循环经济和低碳经济的发展。在这其中，气凝胶被视为国家基础战略性前沿新材料，对降低碳排放、实现“双碳”目标具有重要意义。

近日，记者在由国家节能中心举办的“绝热保温材料交流会暨纳米孔气凝胶保温节能技术评价会”上获悉，纳米孔气凝胶保温节能技术有效提高了保温材料的保温性能，已实施项目的管道和设备散热损失减少50%以上，节能降损效果明显，经济效益显著。目前，该技术已在石油化工、电力、钢铁、建材等行业成功应用。

绝热保温领域是纳米孔气凝胶应用的“主战场”

气凝胶的发展离不开国家政策的持续支持。2014年和2015年，国家发展改革委连续两年将气凝胶列入《国家重点节能低碳技术推广目录》，对气凝胶进行初步推广应用；2018年6月气凝胶被列入建材新兴产业；2018年9月，第一个气凝胶方面的国家标准《纳米孔气凝胶复合绝热制品》正式实施；2020年，《气凝胶保温隔热涂料系统技术标准》启用。尤其是2021年，我国发布《关于完整准确全面贯彻新发展理念 做好碳达峰碳中和工作意见》，专门提出要推动气凝胶等新型材料研发应用，气凝胶也成为我国纲领性文件中唯一被明确提及的新材料。

在工业、建筑、交通等各领域，有大量的高温或低温场景需要用到绝热保温材料。比如化工、电力等工业领域的管道和设备，建筑的围护结构，新能源电动汽车的电池，航天航空器，以及冷库设施等，合理使用绝热保温材料，可以减少热量或冷量的损失，提高能源的利用效率。

因此，气凝胶作为新型的保温绝热材料，近年来备受关注。作为目前已知世界上密度最小的固体，气凝胶是目前已知导热系数最低的固体绝缘保温材料，具有优异的绝热性、热稳定性、阻燃性、吸音性、抗压性、电磁兼容性等特性。在工业、建筑、交通、能源、环保、航空等多个领域展现出巨大的应用潜力。

其中，来自气凝胶“家族”的纳米孔气凝胶，除了具有气凝胶的共性优势外，同时还具有更低的掉粉率、更好的耐高温性能、更高的成品率和溶剂回收率。国家节能中心副主任闫勇哲介绍：“目前，纳米孔气凝胶保温节能技术已经在石油化工、电力、钢铁、建材等行业成功应用，有效减少了管道和设备的热量损耗，实现了显著的节能效益和经济效益。如果把这项技术在工业行业以及建筑、交通、航空航天等领域进行推广，未来的节能降碳效果将非常可观。”

“目前，绝热保温领域是纳米孔气凝胶应用的‘主战场’，纳米孔气凝胶的三维多孔微观结构可实现对热传导、热对流、热辐射三种传热方式的有效阻隔。”中国能源研究会理事、能效与投资评估专委会主任焦健表示，与传统的绝热保温材料相比，纳米孔气凝胶具有导热系数低、等效用量少、憎水耐腐、性能稳定、适用温度范围广、适配性强、寿命期内技术经济性好的优点，是传统绝热材料理想替代产品。

厚度减少 节能效果却可提升数倍

由中科润资（重庆）节能科技有限公司自主研发的纳米孔气凝胶保温节能技术具有三大创新，焦健介绍：“一是工艺创新，自主研发‘双前驱体溶胶-凝胶法+乙醇超临界惰性气体置换干燥技术’；二是装备创新，自主设计‘乙醇超临界干燥设备+自动化控制系统集成+溶剂回收装置集成’；三是材料创新，首创采用‘陶瓷基混合基材制备纳米孔气凝胶复合材料’”。基于上述三大创新，纳米孔气凝胶在工业节能领域，正成为破解高温散热难题的“金钥匙”。

北方兵器节能公司总经理史建东在华锦股份蒸汽管网保温采用新型保温材料改造项目中见证了纳米孔气凝胶的节能效果：该集团11公里蒸汽管线采用气凝胶保温后，表面温度从90℃降至40℃，热损失减少58%，年节约能源费用796万元，折合节能量5591吨标准煤，减少二氧化碳排放1.63万吨。值得一提的是，原本需要150毫米厚度的传统硅酸铝材料，气凝胶仅需40毫米即可实现更佳保温效果。“厚度减少、节能效果却能够提升数倍”成为工业用户的普遍反馈。

该项目的成功应用仅仅是一个小小的缩影，纳米孔气凝胶的卓越性能不仅在单个项目中凸显，更在众多案例中验证了其广泛适用性和高效节能潜力。

中科润资节能公司副总经理邹剑昆展示了多个改造案例。比如，在云南某化工厂锅炉改造项目中，2号锅炉实现年节约煤炭费用1260万元、年减排氮氧化物381.5吨、年总节约费用2230.55万元；3号锅炉实现年节约煤炭费用836.718万元、年减排氮氧化物381.5吨、年总节约费用1434.443万元。又如，中国石化某炼化项目改造节能率达82.4%，年省蒸汽费用70余万元。

来自第三方的数据更加能够佐证纳米孔气凝胶的节能效果。中国节能咨询公司审核报告显示，在重庆国际复合材料股份有限公司、马鞍山钢铁股份有限公司、中国石化海南炼油化工有限公司等项目中，气凝胶保温技术节能量分别达395吨、1475吨和492吨标准煤，投资回收期普遍在2～4年，部分项目如马钢烧结机余热管道改造，考虑碳收益后回收期仅14个月。

值得一提的是，当前气凝胶应用正突破工业保温边界，向多元场景加速渗透——从新能源与储能领域到建筑消防，从服装与户外到化妆品与医药，气凝胶已悄然融入更多产业之中。

应用前景广阔

在政策红利与技术突破的双轮驱动下，我国气凝胶产业驶入发展快车道。焦健表示，2023年，我国纳米孔气凝胶市场规模57.7亿元，约占全球市场的近1/3，占我国纳米材料总产值的2.5%，市场增速远超国际平均水平。与此同时，我国纳米孔气凝胶产量及消费量双双持续增长。2021~2023年，气凝胶材料和气凝胶制品的产量和消费量均增长了30%左右。

曾经被贴上“贵族材料”标签的气凝胶，正迎来从“小众高端”向“大众普惠”跨越的关键期。与会专家认为，尽管面临成本、标准、认知等挑战，但随着制备技术的成熟及产业的快速增长，我国纳米孔气凝胶生产成本不断下降。据了解，2022年采用气凝胶毡作为绝热保温层的市场价格约为10000~13000元/立方米，相比10年前已经下降了约80%。

在焦健看来，未来随着低成本生产工艺的开发和规模效应的带动，纳米孔气凝胶在绝热保温领域的推广应用将进一步加快，不仅能有效带动我国新材料产业的发展，形成千亿级市场空间，还能推动工业领域节能降碳，到2030年、2035年、2050年合计形成节能能力191万吨标准煤、954万吨标准煤、3103万吨标准煤，减少二氧化碳排放量达到458万吨、2289万吨、7447万吨，将为我国社会经济高质量发展和实现碳中和目标作出积极贡献。

由中国工程院院士、中国工程院原副院长杜祥琬，国家发展改革委能源研究所原所长、研究员戴彦德，原国家能源专家咨询委员会副主任、全国能源基础与标准化委员会技术顾问白荣春，清华大学材料学院教授朱宏伟，中国能源研究会副理事长兼秘书长孙正运，中国石油和化学工业联合会科技与装备部主任李永亮，山东工业陶瓷研究院副总工程师王洪升等组成的专家组认为，纳米孔气凝胶保温节能技术已经在石化、化工、钢铁等行业中得到应用与验证。根据第三方机构检测和用户反馈，该技术有效提高了保温材料的保温性能，已实施项目的管道和设备散热损失减少50%以上，节能降损效果明显，经济效益显著。

专家组表示，该技术可广泛应用于石化、化工、建材、电力、冶金等工业领域以及航空航天、建筑、制冷、新能源动力电池等多个领域的超低温至超高温的全温区绝热保温，特别是300℃以上中高温工况，绝热保温和节能降碳成效突出，具有广阔的应用前景。

同时，专家组还提出，建议将该技术列入国家相关技术推广目录，加快推广应用，更好地发挥先进技术对推进碳达峰碳中和的支撑作用。