北化这个团队，破解绿电制氢密码

在段雪院士亲自带领下的邵明飞教授团队，汇聚了一支年轻而充满活力的科研队伍，包括国家级青年人才2人，教师平均年龄约35岁。这支团队面向国家能源与绿色低碳发展需求，致力于推动绿电驱动的能源与绿色可持续新技术走向实际应用。在电解水制氢耦合氧化、电解水制活性氢耦合加氢、水系储能耦合电化学合成及智能电化学等方向取得了原创成果，并构建了从基础原理到关键能源材料、反应工程放大与智能优化的跨尺度研究新体系。相关研究在Nat.Catal.、Nat.Mater.等顶级期刊发表论文150余篇，被引>2万次，申报国家发明专利60余件，已获授权30余件。团队先后主持国家自然科学基金、国家重点研发计划课题、国家重点研发计划青年科学家项目、中石油/中石化/中国化学工程等企业委托项目20余项。

科研攻坚：向基础科学“硬骨头”持续叩问

氢能已被纳入我国能源管理体系，明确了其能源属性，但大规模电解水制氢仍面临严峻挑战。从反应角度难点主要包括：（1）能耗高，特别是阳极析氧反应动力学缓慢，过电位高；（2）反应经济性低，阳极氧气产物利用价值有限；（3）本质安全差，阴阳极氢气与氧气互串，易引发爆炸。为破解这些难题，团队提出了“电解水制氢耦合氧化”的理念。简单来说，就是把传统制氢过程中“没有太大价值”的阳极析氧反应，替换为更容易发生、同时还能生产高附加值化学品的有机氧化反应，实现制氢更省电、效率更高，同时还能绿色制造化学品。经过十余年的持续攻关，并与清华大学段昊泓老师团队等开展深入合作，建立了30余种电解水制氢耦合有机氧化反应体系，不仅显著提升了制氢效率，还实现了多种大宗及高附加值化学品的绿色制备；开发了高性能催化剂、电极材料及反应强化新方法，有效提高了大电流条件下的反应效率和产物选择性。为了推动实验室成果走向产业应用，团队进一步研制出电解水制氢耦合氧化原型反应器，并建成了全球首套20kW工程化示范装置，实现了从实验室研究到工程放大的跨越，填补了该领域工程化应用的空白。目前，团队已与中石化、中石油、中国化学等大型企业建立合作，就电解水制氢耦合氧化制备2,5-呋喃二甲酸、乙醇酸、丁二酸等关键技术开展联合开发，产业界的广泛认可，充分展现了该技术在绿色能源和绿色化工领域的广阔应用前景。

针对传统液流电池储能成本高、盈利模式单一的瓶颈，团队提出“开路液流电池”概念，突破传统液流电池电解液“闭路循环”技术框架，在充放电储能的同时实现高值化学品的精准合成，为液流电池降本增效和绿色有机合成提供了新思路。以乙二醇氧化为模型体系验证了系统可行性与稳定性，并通过负极耦合多种醇、醛类选择性氧化反应验证了体系的反应普适性。在此基础上，开发了高性能催化剂和电极材料，提升液相传质和电子转移步骤动力学，提高放电电压，强化绿电存储效率及反应活性与选择性。同时，团队设计新型开路液流反应器并开发相应产物分离技术，为工业应用提供技术支撑。相关研究已形成多项发明专利，并建成千瓦级开路液流电池装置。

水系电化学储能因安全性高、反应速度快，被认为是新一代储能技术的重要发展方向，但稳定性不足始终制约着实际应用。围绕这一难题，团队聚焦离子存储机制和电极反应过程，持续探索兼顾安全性与高性能的水系储能新体系。经过多年攻关，在多离子储能体系构建、电解液优化、电极界面调控等方面取得了一系列原创成果，逐步建立起从基础机制研究到储能体系设计的完整研究思路。在此基础上，团队进一步开展电极结构优化和器件集成研究，推动柔性电池、集成电池、液流电池等新型水系储能器件的发展，为安全、高效、可持续储能技术的发展提供了新的解决方案。

面对电化学研究周期长、试错成本高等挑战，团队积极布局智能电化学平台，将人工智能与实验研究深度融合，探索更加高效的科研新模式。围绕催化剂智能设计、反应机理解析、工艺优化和智能实验室建设等关键环节，构建了从材料筛选、性能预测到实验验证的全流程智能化研究体系。团队利用机器学习实现活性氧的快速预测，并自主设计智能化评价装置，可用于电解水制氢耦合氧化、电解水、二氧化碳还原等体系的催化剂性能和反应器稳定性评价。同时，围绕成果工程化应用，团队进一步研究从微观界面到宏观反应器的放大规律，推动数据、模型与实验协同优化，为绿色电化学技术向高效化、智能化和工程化发展提供有力支撑。

平台支撑：厚植基础研究的“沃土”

团队所依托化工资源有效利用全国重点实验室等国家级科研平台，拥有完善的材料表征、电化学测试、原位分析和产物检测条件。先进的电子显微、光谱、色谱及原位电化学设备，为团队开展材料结构解析、反应机理研究和性能评价提供了有力支撑，也为原创成果的持续产出奠定了坚实基础。团队自主搭建了高性能自主计算服务平台并拥有VASP等软件版权，可为理论模拟、机理研究和人工智能模型训练等提供稳定支撑。与此同时，依托全重衢州基地—衢州资源化工创新研究院，拥有500平的工程化实验室和500平中试基地，可以为电化学相关研究的工程化验证与放大实验提供有利支撑。从基础研究到工程应用，多层次科研平台的协同支撑，为团队不断突破关键科学问题、推动成果转化奠定了良好基础。

育人成林：在科研一线培养未来科学家

团队始终认为，培养学生最好的课堂就在科研一线。每年，团队都会面向全校吸纳优秀本科生提前进入实验室开展科研训练，引导学生从查阅文献、提出科学问题，到设计实验方案、分析实验数据，完整经历科研探索全过程，在真实科研实践中培养创新思维和解决问题的能力。同时，定期邀请国内外知名专家开展学术交流，帮助学生了解学科前沿，拓宽国际视野。

近年来，团队指导学生在“挑战杯”“互联网+”等国家级赛事中屡获佳绩，多篇学位论文获评校级、市级优秀博士或硕士论文。团队还与国内外多所高校和科研机构建立联合培养机制，支持学生出国访学、参加国际学术会议和合作研究，不断提升创新能力和国际竞争力。多名毕业生进入央企、国企及重点科研院所，在新能源、智能制造等国家战略领域扎根奉献，让科研精神和创新薪火不断传承。

团队始终坚持德智体美劳全面发展的育人理念，在科研之外，也十分重视营造团结向上的团队文化，定期组织篮球、羽毛球等文体活动，鼓励师生在运动中增进交流、释放科研压力、增强团队凝聚力，让实验室既是攻坚克难的科研阵地，也是充满温暖与活力的成长家园。

未来展望

面向国家高水平科技自立自强的新征程，团队将继续聚焦绿电驱动的能源与绿色可持续新技术，瞄准制约产业发展的关键科学问题持续攻坚，不断推动基础研究取得新突破，为绿色能源和绿色化工发展提供更加坚实的科技支撑。与此同时，团队将进一步加强人工智能、高通量计算与自动化实验平台的深度融合，加快催化剂设计、工艺优化和装备研发，为绿色电化学技术创新注入新的动力。

从破解一个科学问题，到解决一项关键技术，再到推动一项成果走向产业应用，团队始终坚持把基础研究做深、把关键技术做强、把科技成果做实。未来，将继续秉持“追求真理、勇于创新、协同攻关、服务国家”的科研信念，把论文写在祖国大地上，把科研成果转化为服务国家重大战略需求的实际贡献，为建设科技强国贡献更多北化力量。