?

當“雙碳”目標成為時代命題，構建清潔低碳、安全**的新型能源體系不僅是戰略選擇，更關乎人類未來。

在這場能源革命中，兼具催化和分離功能的催化膜，是電解水制氫、膜反應器、燃料電池等領域的核心，其性能、壽命與成本，關乎能源系統的成敗。

**科學院青島生物能源與過程研究所（以下簡稱青島能源所）研究員江河清深耕催化膜技術多年，帶領團隊在催化膜的“材料-結構-工藝”上不斷突圍，創新材料配方、攻克批量制備難關，研制出能實現“反應/分離/反應”一體化及**水分解制氫的核心器件。

江河清（中）指導團隊成員做實驗。 受訪者供圖

???

靈感總在山重水復處

水分解制氫，因其產物僅為氧氣和氫氣，被視為理想的綠色制氫路徑。然而，無論是光催化還是熱催化水分解制氫，都受制于反應平衡常數太小。

2008年，在德國漢諾威大學攻讀博士學位的江河清，專注于**水分解催化劑的開發。然而，無論他如何優化催化劑結構，產氫效率始終難以突破理論瓶頸，實驗一次次陷入僵局。

轉機出現在一個冬夜。在一次實驗失敗后，他凝視著水杯上方升騰的蒸汽，一個靈感閃現：如果能利用一種耐高溫的氧滲透膜持續地將水分解產生的氧氣移除，不就能夠打破反應平衡限制，提高氫氣產率嗎？

說干就干！江河清創新性地在氧滲透膜兩側構筑催化層形成催化膜，打造出獨特的“催化膜反應器”，一舉將高溫水分解、氧分離與甲烷部分氧化巧妙耦合。

實驗結果令人振奮——900攝氏度條件下，產氫量遠高于傳統熱解水制氫。自此，江河清提出的基于催化膜的“反應/分離/反應”一體化耦合策略受到**外同行和能源企業的關注。

2013年，江河清懷揣著自主創新的初心，踏上歸國路，加入了青島能源所。彈指間，已歷經十二個春秋。

如今，他正帶領團隊錨定氫能產業核心需求，以突破催化膜電極為目標，構建起貫通“基礎研究-關鍵技術-示范應用”的創新鏈條，以期產出一批國產關鍵材料和核心技術與裝備，支撐氫能產業高質量發展。

打造綠色制氫方案

身為“**人”，要心系“**事”、肩扛“**責”。面對化石能源的清潔**利用及其與可再生能源融合發展的迫切需求，2023年，在研究所的大力支持下，江河清牽頭成立了功能膜與氫能技術研究**，聚焦于催化膜電極的關鍵材料和可控制備技術，開展應用基礎研究，進一步通過產學研用模式，實現科技成果的轉移轉化，將論文寫在祖國大地上，將技術送進工廠里。

然而，從實驗室到生產線，科技成果轉化之路并非坦途。多層催化膜電極在嚴苛的制氫環境下，飽受穩定性差、催化層易剝落的困擾。“這就像造房子，地基不牢，再好的設計也白搭。”團隊成員、青島能源所研究員賀廣虎道出了技術攻關的關鍵卡點。

更考驗定力的是，當看到同行在“短平快”課題上捷報頻傳，團隊內部人心浮動。這份坐“冷板凳”的定力，正經歷著嚴峻考驗。

“坐不住了？覺得我們太慢了？”一次組會上，洞悉了大家情緒的江河清說，“做科研，尤其‘啃硬骨頭’，就得有‘十年磨一劍’的定力。科研人要解決**需要的‘真問題’！”

經過反復實驗驗證，江河清團隊**提出了界面反應誘導自組裝制膜技術。與傳統制膜工藝相比，該技術能夠在支撐層上原位構筑厚度僅1微米的氧離子傳導薄膜，而且這層薄膜與支撐層之間具有強相互作用，能在減少氧離子傳輸阻力的同時，有效避免薄膜分層或剝離，顯著提高多層結構催化膜的分離性能和穩定性。

基于此，團隊將高溫水分解與工業副產氫氧化反應**耦合于膜兩側，開發出一種具有“化學置換”特征的新型催化膜提純氫氣技術，該技術展現出優異的穩定性和制氫性能。

“樹的影子再長，根**扎在土里。”江河清說，“我們的科研要始終服務于**和人民，讓實驗室的膜真正變成支撐行業的產品。”

攻克大面積制膜技術

催化膜電極的可控批量化制備，是其邁向工業應用的必經之路。提起這段征程，江河清坦言“走了不少彎路”。

與小尺寸膜樣品不同，大面積催化膜的制備是一個復雜而精細的工藝過程，需要嚴格控制漿料配方、成型條件、燒結工藝、后處理條件等。建組初期，受限于科研經費和場地，團隊只能從優化漿料配方、工藝參數等基礎環節入手，初期催化膜的成品率低，重復性和可控性差。

為攻克這一難關，江河清組建了攻關小隊。他們從源頭的原材料篩選開始“死磕”，精準控制制膜環境的溫度、濕度、潔凈度，建立嚴格的標準化工藝流程。隨著制膜過程的可控性全方位提升，批量制備中膜缺陷產生的概率顯著**。

有志者，事竟成，團隊的日夜鏖戰終獲回報。催化膜的成品率從初期的50%大幅提升至95%以上，顯著**了催化膜的成本。

與此同時，江河清團隊已將目光投向了未來。基于催化膜可控批量制備技術，目前團隊正加緊推進甲醇制氫裝置、電解堆的研發，以實現在分布式在線制氫、光伏綠電制綠氫等領域的實際應用。

《**科學報》(2025-07-10 第3版 綜合) ? 特別聲明：本文轉載僅僅是出于傳播信息的需要，并不意味著代表本網站觀點或證實其內容的真實性；如其他媒體、網站或個人從本網站轉載使用，須保留本網站注明的“來源”，并自負版權等法律責任；作者如果不希望被轉載或者聯系轉載稿費等事宜，請與我們接洽。

本文 軟文網 原創，轉載保留鏈接！網址：/news/76916.html