把“卡脖子”清单，变成本科生的课题清单

把“卡脖子”清单，变成本科生的课题清单 ——宁波工程学院氢途膜法团队自主研发出QPAP高性能阴离子交换膜

一张膜的国产化，背后是一群本科生从零开始的“硬啃”。近日，宁波工程学院氢途膜法本科生科研团队完成QPAP系列高性能阴离子交换膜的全链条技术开发与中试验证：80℃电导率达125 mS/cm，拉伸强度35 MPa，强碱老化5000小时衰减低于10%，电解工况寿命超过10000小时，多项关键指标超越国际商用产品。团队累计发表9篇SCI论文、总影响因子79.1，获3项国家发明专利。

图1 团队研发的QPAP阴离子交换膜片。（摄影：金曦）

■ 需求在哪，题目就在哪

AEM电解水制氢被称作第三代制氢技术：不用贵金属催化剂，效率与成本兼顾，被视为规模化绿氢最有潜力的路线，而阴离子交换膜正是决定整套装备性能的“心脏部件”。现实是，全球高端AEM市场由美、德、加拿大企业主导，国内本土厂商占比不足5%，材料短板成了产业最硬的一道坎。

这道坎，在宁波工程学院眼里却是最好的育人素材。学校把产业端的真实需求前置到人才培养环节：本科生进课题组，从文献检索、配方设计、材料表征做起，把行业的“卡脖子清单”，变成自己的“课题清单”。题目是真的，学生就不得不真的动手。

■ 三个“硬骨头”，一样样啃

团队扎进产业一线调研，把传统膜的三处“软肋”摸了个透：离子传导通路缺失，电导率上不去；强碱高温下高分子骨架断裂降解，寿命短；合成工艺复杂、溶剂无法回收，成本降不下来。

对应的三项突破，都带着“学生味”——不是查资料得来的，是上百组配方一轮轮试出来的。微相分离结构设计，让亲疏水链段自组装出连续的氢氧根传输通道，离子传导效率明显提升；梯度升温热交联改性，把交联密度调到“刚刚好”，强碱环境下的溶胀率压到5%以内，膜不再一泡就散；酸催化聚合加功能化反应的绿色制备工艺，室温即可完成合成，原料利用率高，制膜溶剂全部回收循环使用。三个方向分别牵着材料、化工、装备三类知识，学生得在同一张膜上把它们合起来。

图2 团队成员展示自制的QPAP树脂。（摄影：金曦）

■ 数据，是最好的答辩

在实验室里“答辩”的，是第三方权威检测报告：80℃电导率125 mS/cm，拉伸强度35 MPa，5000小时强碱老化衰减小于10%，电解工况寿命超过10000小时。

几项互相牵制的指标并排放在一张表里，才看得出一张膜的“全能”——既要导电快，又要扛得住碱，还得足够结实。对团队来说，这些数字不是终点，而是下一轮配方的起点。

表1 QPAP阴离子交换膜主要性能指标

注：数据来源于第三方权威检测报告。

■ 一支本科生队伍，长成了什么样

比指标更值得说的，是人。几届学生里，有人从洗烧杯、记数据做起，到独立负责一个技术方向，再到带着新一届学生干；材料、化工不同专业的同学凑在一起，问题常常是在设备旁、在饭桌上“吵”明白的。

这种“真课题、真设备、真节点”的训练，最后落成了看得见的成果：9篇SCI论文、总影响因子79.1、3项国家发明专利，还有一批既懂材料又懂装

备的毕业生，走向氢能产业一线或继续深造。从“会做一个实验”到“能对一条技术路线负责”，这是本科生做科研最难跨的一步。

图3 团队成员在实验室测试膜的性能。（摄影：金曦）

■ 让“膜”法变成课程

下一步，团队将持续迭代膜产品，向风光耦合绿氢、冶金绿色冶炼等场景延伸，并把微相分离、热交联、绿色合成这些新工艺拆成教学案例，写进课程与教材，让后来的学生不必从零起步。

对一所应用型高校来说，这或许比一张膜的参数更有分量：产业的需求，正在变成课堂的教案。

（供稿：宁波工程学院新能源学院 “氢途膜法” 科创团队 通讯员：谭诗雨）