中国科学院院士包信和在上海证券报主办的“上证·院士说”活动中的主旨演讲及专访内容。涉及在“双碳”目标下，我国能源结构变革的关键，如发展可再生能源、加快电气化进程的必要性；第四次能源革命的特征及关键所在；太阳能叠层技术的发展趋势；氢能技术发展现状、面临的挑战以及电解水制氢技术不同路线的情况等多方面内容，还介绍了包信和院士在化学物理领域的贡献等。
在实现“双碳”目标的进程中，我国的产业结构调整与能源结构变革显得尤为关键。我国能源结构有自身的特点，并且行业发展也有特定的趋势，在此情况下，发展可再生能源并加快电气化进程，这已经成为必然的发展方向。虽然关于二氧化碳排放对温室效应的影响存在不同观点，但全球范围内基本已达成共识，并且近年来甲烷减排也备受全球关注。相较于欧美，我国实现碳中和任务艰巨，这是我国自身发展的内在需求，调整产业结构、降低能源强度是必由之路。氢能也是能源变革中的重要部分。目前全球氢能大部分源于化石能源，根据制取过程和是否处理二氧化碳，氢能被分为灰氢、蓝氢和绿氢，从环保角度看，绿氢发展是必然趋势，而其关键在于可再生能源获取和氢制备。第四次能源革命有着重要的特征，能源资源从化石能源向可再生能源转变，能源结构从高碳向低碳、无碳转变，能源产业从资源属性向制造属性转变。这一革命的关键在于材料科学和制造技术的进步与突破，在电力端要发展低碳和非碳能源，消费端能电则电、能氢则氢，固碳端发展负碳技术。我国实现碳中和的途径中，化石能源是保障，可再生能源是核心，氢能技术是关键，负碳技术可兜底。在太阳能发展方面，从能效提高角度来看，叠层是未来发展趋势。现有理论表明晶硅转化效率有极限，通过叠加新材料可提升发电效率。钙钛矿技术虽发展快但存在稳定性等挑战，3C - SiC有良好光电特性但尚未突破。多种光电半导体材料的叠合、宽禁带半导体材料的制备以及窄禁带半导体材料和量子点等对全光谱转化的研究还需深入。氢能技术方面，电解水制氢技术逐步成熟但不同路线发展程度有差异。碱性电解器成熟但效率低且有污染风险；质子交换膜电解器在特定场景优势明显但投资高；阴离子交换膜和固体氧化物电解槽潜力巨大但面临诸多研发问题，如AEM的稳定性问题和SOEC的耐久性及操作温度问题等。同时，包信和院士还分享了制氢成本和投资前景相关的内容。包信和院士在化学物理领域成果斐然，他在能源高效转化相关的表面科学和催化化学基础研究方面做出贡献，创建了“纳米限域催化”概念并荣获国家自然科学奖一等奖。“上证·院士说”平台也为科技、产业与资本的融合起到推动作用。
本文总结了包信和院士关于“双碳”目标下能源变革的观点，包括能源结构调整、第四次能源革命的关键、太阳能技术发展趋势、氢能技术发展现状及面临的挑战等多方面内容，展示了我国在能源转型进程中的方向与面临的任务，同时也介绍了包信和院士在相关领域的科研成果及其所在平台的意义。
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