2025-09-28 14:40:09
当“双碳”目标成为时代命题，构建清洁低碳、宁静高效的新型能源系统不仅是战略选择，更关乎人类未来。 于这场能源革掷中，兼具催化及疏散功效的催化膜，是电解水制氢、膜反映器、燃料电池等领域的焦点，其性能、寿命与成本，关乎能源体系的成败。 中国科学院青岛生物能源与历程研究所（如下简称青岛能源所）研究员江河清深耕催化膜技术多年，领导团队于催化膜的“质料-结构-工艺”上不停突围，立异质料配方、攻克批量制备难关，研制出能实现“反映/疏散/反映”一体化和高效水份解制氢的焦点器件。 ? 灵感总于山重水复处 水份解制氢，因其产物仅为氧气及氢气，被视为理想的绿色制氢路径。然而，不管是光催化另有是热催化水份解制氢，都受制在反映均衡常数过小。 2008年，于德国汉诺威年夜学攻读博士学位的江河清，专注在高效水份解催化剂的开发。然而，不管他怎样优化催化剂结构，产氢效率始终难以突破理论瓶颈，试验一次次堕入僵局。 起色泛起于一个冬夜。于一次试验掉败后，他注视着水杯上方升腾的蒸汽，一个灵感显现：如果能使用一种耐高温的氧渗入膜连续地将水份解孕育发生的氧气移除了，不就可以打破反映均衡限定，提高氢气产率吗？ 说干就干！江河清立异性地于氧渗入膜双侧修筑催化层形成催化膜，打造出怪异的“催化膜反映器”，一举将高温水份解、氧疏散与甲烷部门氧化巧妙耦合。 试验结果使人振奋——900摄氏度前提下，产氢量远高在传统热解水制氢。自此，江河清提出的基在催化膜的“反映/疏散/反映”一体化耦合战略遭到海内外偕行及能源企业的关注。 2013年，江河清怀揣着自立立异的初心，踏上归国路，加入了青岛能源所。弹指间，已经历经十二个年龄。 如今，他正领导团队锚定氢能工业焦点需求，以突破催化膜电极其目标，构建起领悟“基础研究-要害技术-树模运用”的立异链条，以期产出一批国产要害质料及焦点技术与设备，支撑氢能工业高质量生长。 打造绿色制氢方案 身为“国家人”，要心系“国家事”、肩扛“国家责”。面临化石能源的清洁高效使用和其与可再生能源融会生长的迫切需求，2023年，于研究所的鼎力放肆撑持下，江河清牵头建设了功效膜与氢能技术研究中央，聚焦在催化膜电极的要害质料及可节制备技术，开展运用基础研究，进一步经由历程产学研用模式，实现科技结果的转移转化，将论文写于祖国年夜地上，将技术送进工厂里。 然而，从试验室到生产线，科技结果转化之路并不是坦途。多层催化膜电极于严苛的制氢情况下，饱受稳定性差、催化层易剥落的困扰。“这就像造屋子，地基不牢，再好的设计也白费。”团队成员、青岛能源所研究员贺广虎道出了技术攻关的要害卡点。 更磨练定力的是，当看到偕行于“短平快”课题上喜报频传，团队内部人心浮动。这份坐“冷板凳”的定力，正履历着严重磨练。 “坐不住了？感受咱们太慢了？”一次组会上，洞悉了各人情绪的江河清说，“做科研，特别‘啃硬骨头’，就患上有‘十年磨一剑’的定力。科研人要解决国家需要的‘真问题’！” 颠末重复试验验证，江河清团队终极提出了界面反映引诱自组装制膜技术。与传统制膜工艺相比，该技术可以或许于支撑层上原位修筑厚度仅1微米的氧离子传导薄膜，而且这层薄膜与支撑层之间具备强相互作用，能于削减氧离子传输阻力的同时，有用防止薄膜分层或者剥离，显著提高多层结构催化膜的疏散性能及稳定性。 基在此，团队将高温水份解与工业副产氢氧化反映完善耦合在膜双侧，开发出一种具备“化学置换”特性的新型催化膜提纯氢气技术，该技术揭示出优秀的稳定性及制氢性能。 “树的影子再长，根永远扎于土里。”江河清说，“咱们的科研要始终服务在国家及人平易近，让试验室的膜真正酿成支撑行业的产物。” 攻克年夜面积制膜技术 催化膜电极的可控批量化制备，是其迈向工业运用的必经之路。提起这段征程，江河清坦言“走了不少弯路”。 与小尺寸膜样品差异，年夜面积催化膜的制备是一个繁杂而邃密的工艺历程，需要严酷节制浆料配方、成型前提、烧结工艺、后处置处罚前提等。建组早期，受限在科研经费及园地，团队只能从优化浆料配方、工艺参数等基础环节入手，早期催化膜的制品率低，重复性及可控性差。 为攻克这一难关，江河清组建了攻关小队。他们从源头的原质料筛选最先“死磕”，精准节制制膜情况的温度、湿度、洁净度，建设严酷的尺度化工艺流程。随着制膜历程的可控性全方位晋升，批量制备中膜缺陷孕育发生的几率显著降低。 有志者，事竟成，团队的昼夜酣战终u8国际平台-获回报。催化膜的制品率从早期的50%年夜幅晋升至95%以上，显著降低了催化膜的成本。 与此同时，江河清团队已经将眼光投向了未来。基在催化膜可控批量制备技术，今朝团队正抓紧推进甲醇制氢装配、电解堆的研发，以实现在漫衍式于线制氢、光伏绿电制绿氢等领域的现实运用。
江河清（中）引导团队成员做试验。 受访者供图
