在碳达峰碳中和背景下，我国“十四五”期间单位国内生产总值能耗和CO2排放要依次降低13.5%和18.0%。交通运输行业一直是碳排放大户，约占全国终端碳排放的15%，行业的低碳发展势在必行。对我国交通运输碳排放轨迹的预测显示，交通领域脱碳路径关键技术主要包括三方面，一是提高能效，利用先进技术降低各类交通运输工具运行能耗；二是电气化，加大交通运输工具的电气化水平，扩大电动车和混合动力的应用规模和范围；三是低碳/零碳燃料的应用，大力发展可再生燃料技术。

我国交通运输部门碳排放轨迹预测

作为世界上最大的汽车产销国和CO2排放国，中国正面临自身发展需求与国际温室气体减排压力的双重挑战。虽然近年来电动汽车快速发展，但目前其保有量不足全国汽车总量的1.5％。黄震院士撰文指出，燃油发动机在未来相当长时间内将继续是汽车的主要动力，从中长期看，车用燃料碳中性、零碳化和可再生是国家能源安全和汽车可持续发展的必然要求。

内燃动力用燃料领域的多元化总体路线正逐步形成，逐步减少传统石油基化石燃料的使用，碳中性燃料是内燃机走向零碳动力的关键技术路径，有着巨大的碳减排潜力和机遇，当然也面临着巨大的挑战。

电力零碳化+燃料零碳化

所谓“碳中性”，是指能源在生产及使用过程中达到二氧化碳排放平衡。碳中性、可再生合成燃料是以太阳能、风能等可再生能源为主要能量供给，通过转化还原CO2，合成高能量密度的车用碳氢燃料或醇醚燃料，合成燃料能量密度高输运和加注方便，可利用加油站等基础设施，社会应用成本低，燃料在发动机中燃烧后排出的CO2再被捕集，可实现燃料合成-燃烧-碳排放-燃料合成的碳元素循环利用和碳中性。

可再生能源生产绿氢

E-fuel是利用可再生能源(太阳能和风能等)发电，由氢气和二氧化碳合成的液体燃料。所需的氢气是从水分解过程中获取的，消耗的电能必须为可再生能源才能成为“绿氢”。E-fuel作为一种通过电能合成的燃料，电的来源至关重要，使用低碳排放的电力资源制备燃料是燃料低碳化的前提。

可再生能源生产氨燃料

采用空气分离氮气和“绿氢”直接电催化合成氨技术，形成内燃动力利用氨燃料的技术路径。从经济性、安全性、环保性及气候保护性出发进行分析，氨能源均满足作为车用和船用发动机替代性燃料的要求，但需要解决在实际燃烧过程中由于燃烧不完全或环境等因素等产生NOx的问题。

绿氢和二氧化碳生产醇醚燃料

太阳能光伏发电、风力和水力发电获取的清洁电力，通过电解水（或直接光解水）制氢、二氧化碳加绿氢合成甲醇或二甲醚等醇醚燃料。就是利用可再生能源产生的电力，在催化剂的作用下，先后完成电解水制氢、二氧化碳加氢，最终生产出可再生的碳中性燃料。

碳中性燃料有诸多优点和相应需求，在碳减排背景下面临着前所未有的发展机遇。

1、等量的化石燃料相比，其CO2减排能力显著，基于油井到油箱(WTT)的测算方法，E-fuel主要CO2减排潜力在85%～96%，若是在全生命周期内分析，则减排潜力为70%。

2、与电能相比，E-fuel的能量密度更高，液体E-fuel更容易(相对廉价)储存或者运输。它们既可以长期、大规模以固定形式存储，也可以灵活储存在汽车上，这样可以缓解季节性供应波动，同时增强能源安全性。

3、避免改装现有发动机。一些E-fuel能够直接应用在全部交通运输车辆中，且不用对发动机设计进行大幅改动。

碳中性燃料在内燃动力上也有较多的缺点和不足，面临着制备、推广应用的一些挑战。

1、碳中性燃料制备技术发展尚不成熟完善。目前的生产技术仍然处于示范规模，要克服在大规模商业化生产中面临的挑战。

2、可再生能源发电是合成燃料有助于减少温室气体排放的前提条件，因此，需要大幅度提高可再生电力产量。

3、生产成本昂贵。与化石原料相比，碳中性燃料的生产成本仍然高很多，在经济性方面存在瓶颈。

双碳背景下，2050年的交通运输碳排放相比2010年降低90%，未来的车用能源的技术路径将是内燃动力装置采用可再生液体燃料和气体燃料等碳中性燃料，电动化技术须考虑全生命周期的碳排放，必须采用零碳电力和绿氢。

从技术、经济性、能效、政策法规进行梳理，最终还要看各自技术发展情况和国家政策导向情况。现有内燃机汽车不可能瞬间消失，我国车用燃料多元化总体路线正逐步形成，其目标是有效减少化石能源消费和控制CO2排放，最终兑现碳中和的承诺。有研究机构预测，未来30年，全球范围内至少60%以上的轻型汽车仍将装有内燃机，内燃动力在重型车上的使用更是未来很长一段时期的必然选择，内燃机生命力依旧旺盛。碳中性燃料还有发展的需求，但最终市场份额存在不确定性。国家“双碳”政策对于碳中性燃料一定程度有利，为传统化石燃料过渡到绿色、低碳、环保车型提供了另外一种可能。碳中性燃料在特定情况下仍有应用前景，如重型机械、军用装备、重载卡车和混合动力车辆中的内燃机。