碳达峰和碳中和战略目标对全球经济与社会发展意义非凡。碳达峰和碳中和的深层次问题实为能源问题。“双碳”战略能够推动与传统能源相关的产业突破发展瓶颈、加速转型升级，是未来中国经济发展的强劲驱动力。能源动力行业是中国碳排放大户，也是构建新型能源系统与产业革命的主战场。新能源系统替代传统能源，化石燃料高效清洁利用是实现“双碳”目标的主导方向。但中国的资源禀赋和能源现状决定未来一段时间仍将继续依赖传统化石燃料。日趋成熟的碳捕集、封存和利用技术也因高成本、高能耗面临产业界的强大阻力。在能源动力行业转型过渡期，形成更高效、经济的化石燃料利用策略并减少碳排放至关重要。而且，从长远看，必须面向人类的未来探索一条新的零排放发电技术路线。
本文梳理了“双碳”背景下，碳捕集、利用与封存等相关能源和化工技术的现状与挑战。通过分析碳氢源催化裂解、碳材料制备，和燃氢发电等多项前沿技术的关键技术挑战，提出了一条革命性的化工与能源技术相结合的零排放发电技术路线。并论证了该技术路线的可行性，以期为未来技术研发和应用提供参考。
本文提出如图１所示的化石能源脱碳制氢增值化利用技术路线，在推动能源转型进程中，以一种更高效、经济的策略实现化石燃料的清洁利用。该路线的技术内涵为：将化石燃料作为资源提供碳氢源，碳氢源（以甲烷和丙烯等为主）经大规模催化裂解制备氢气供给能源与动力行业，同时通过调控催化剂和反应温度制备高质量的碳纳米管等高附加值碳材料，用作电池及超级电容器的电极材料等。该技术路线可有效降低电池成本，大量生产电池用于储能，支持构建分布式能源结构，提高清洁能源（如生物质能、太阳能等）的利用效率；助力发展储能调峰，解决电力消纳问题，构建新型电力系统；此外，催化裂解制备的氢气也可用于燃料电池的研发和生产。
