此前，我国科学家不通过植物的光合作用，而是把二氧化碳通过一系列的化学反应，合成出淀粉。这一次，我国科学家在二氧化碳应用方面又有了重大突破！二氧化碳还能被用来发电，我国第一座大型二氧化碳循环发电机组成功投运。

在地球大气中，二氧化碳的含量位列第五，占比约为0.0413%。由于人类活动导致大气中的二氧化碳浓度快速升高，加剧了温室效应，如果能充分利用二氧化碳，无疑是一件重大利好的事情。

但话又说回来，二氧化碳基本上都被视为一种废气，它们究竟是如何被用于发电的呢？二氧化碳发电的未来前景有多广阔呢？由此能否解决全球变暖的问题呢？

目前，我国电力的主要来源是火力发电，其占比约为70%。无论是火电的煤炭燃烧，还是核电的核裂变反应，这些过程产生的巨大能量都无法直接转变为电能，最终都绕不开“烧开水”。

火力或核能产生的能量被用于加热水，形成高温高压的水蒸气。这些水蒸气就像水电站的水能一样推动蒸汽轮机转动，然后再带动发电机转动，从而产生电能。完成这一过程后，水蒸气会进入冷凝器中冷却为液态水，然后再次进入循环发电过程。这种循环被称为朗肯循环，水是工质。

水经过加热变成蒸汽，然后膨胀做功，消耗了有能用，熵增加。因此，需要把水从气态冷却为液态，让其熵值变小，再经过加热，使其获得有用能，才能再次膨胀做功，推动发电机发电。这个过程的热效率并不高。

而我国华能西安热工院自主建成的二氧化碳循环发电机组，发电循环过程中的工质是二氧化碳。但这种二氧化碳比较特别，处于超临界状态，它们展示出的优异性能，让这种新型的动力循环变得非常有前景。那么，超临界状态的二氧化碳究竟有什么特别之处呢？

在常温常压下，二氧化碳是一种气态。如果保持压力不变，给二氧化碳降温到一定程度，它们将会转变为液态。如果保持温度不变，给二氧化碳加压到一定程度，它们也会转变为液态。

通过控制二氧化碳的温度和压力，使这两个参数同时达到某一临界值，二氧化碳将会处于一种特殊的超临界状态，既不是液态，也不是气态，但又同时具有液态和气态时的性质。

具体而言，当温度为31 ℃，气压为72.8个地表大气压之时，二氧化碳就会变成超临界流体。此时，二氧化碳可以像液体那样流动，但又能像气体一样能被压缩，放到容器中也能像气体一样膨胀充满整个容器。

在华能西安热工院自主研发的二氧化碳循环发电机组中，收集到的二氧化碳温度最高被加热到600 ℃，压力最高被加压到197个大气压。在这种条件下，用超临界二氧化碳作为工质，来推动汽轮机带动发电机发电。

与水相比，用超临界二氧化碳作为工质来发电可以提高发电效率3%至5%。二氧化碳机组的体积也要小得多，相同的装机容量，体积只有传统蒸汽机组的4%。此外，这种新技术还能让火力发电厂有效减少二氧化碳排放量达10%，这无疑有助于节能减碳，放缓全球变暖的步伐。

此次，二氧化碳循环发电机组在满负荷下成功试运行72小时后，正式投运，机组发电功率为5 MW，该机组容量目前在全世界同类型中位列第一，这让我们在这项前沿技术研究处于世界领先水平。