“成功了!终于成功了!”
当烟台泰和新材高分子新材料研究院有限公司尚晴用镊子拿起刚刚研发成功的有机无机复合多孔隔膜时,难掩欣喜与激动。两年来,她一门心思解决的,是困扰氢能上游的“卡脖子”难题,即第三代制氢隔膜的研制。
“在碱性电解槽中制取氢气,没有这样的‘膜’还真不行。”尚晴解释道,电解槽阴极产生氢气,阳极产生氧气,有机无机复合多孔隔膜能够起到允许电解槽内电路中离子的自由移动,同时隔绝氢气和氧气。
氢能具备来源多样、清洁低碳、灵活高效、应用场景丰富等优势,被誉为“21世纪的终极能源”。在氢气制备方式中,低碳环保的电解水制氢(“绿氢”)是未来主流的工艺方式。
从上世纪60年代开始,全球的优质碱性隔膜被欧洲材料科技巨头垄断。“进口隔膜单价动辄上千至几千元一平方米,产能和订单也全部被海外市场包圆了。”面对“一膜难求”的局面,尚晴和研发团队将其定为攻关目标。
“第一代隔膜材料是石棉,但石棉在碱性电解液中的溶胀性与石棉对人体的伤害使得其逐渐被淘汰;第二代隔膜材料为PPS织物,相比于第一代产品,其能耗较低、孔隙率高,但是仍旧存在气密性差、亲水性差等问题。”尚晴介绍,如果能开发出第三代隔膜产品,有望实现我国在隔膜领域的弯道超车。
“铸膜液配方和制备工艺难以确认,可以说是摸着石头过河。”研发周期中,尚晴及团队成员每天都在各种方案之间周旋。
经过两年时间的探索和改良,如今,尚晴和团队成员开发出性能更优的第三代隔膜产品——有机无机复合多孔隔膜,同时实现了中试连续化。该产品具有良好的导电性、高气密性、高孔隙率等特征,且耐碱耐热性能优异、机械强度高。同时,也能解决能耗与气体纯度难以同步提升的技术矛盾,推动碱性电解槽开启了新一轮向高产氢量、低能耗、快响应的发展进阶。
日前,在黄渤海新区第八届创业创新大赛上。尚晴和团队成员凭借着有机无机复合多孔隔膜这一研发成果荣获初创组一等奖。
从0到1,代表着研发突破。从1到100,代表着科技成果转化进入市场。“目前,有机无机复合多孔隔膜已进入到中试阶段,我们要加快落地成产业化项目,实现从1到100的飞跃。”面对未来,尚晴充满信心。