“膜”力放大！600次调试实现关键跨越

在全球新能源储能技术快速发展的背景下，液流电池作为未来能源的重要承载体，正迎来前所未有的关注。然而，支撑其高效运行的一种核心膜材料，却长期被国外高价含氟产品垄断。这不仅让成本居高不下，更引发了对“永久污染物”（PFAS）危害的广泛担忧。

如今，这一技术难题，被来自华东理工大学化工学院的一支青年科研团队悄然撬动，这支队伍成功研发出了新一代高性能非氟多孔离子传导膜，性能优于国际主流产品，价格却仅为进口膜的1/16，并从源头杜绝了氟污染。这一创新成果，已实现年产5万平方米的规模化生产，还成功应用于全钒、全铁等多种液流电池体系。

“种子”萌芽

一部电影点燃绿色初心

2019年，一部揭露氟污染危害的电影《黑水》在国内引发热议。这部电影也在彼时还是本科生的段瑞丹心中，种下了一颗对环保技术执念的“种子”。“液流电池常用的全氟磺酸膜就是PFAS污染的来源之一。”段瑞丹说。选择读研方向时，段瑞丹了解到徐至教授课题组长期从事非氟分子筛膜的研究，并已有多项阶段性成果。“这也许能减少氟污染？”好奇的种子在那一刻悄然生根。

这支团队成员大多是“90后”“00后”的青年学生，带着对环保技术的热情，肩负破解难题的使命，聚焦膜材料国产化的突破口。他们在一个并不广为人知的科研方向上，掀起一场静悄悄的技术革命。

徐至教授课题组合照

“痛点”攻克

千次测试探索性能最优解

要做出一张真正可替代进口膜的非氟离子膜，并非易事。团队的技术路径是利用分子筛规整的孔道结构进行“物理筛分”，以求兼具离子膜高传导性与高选择性。但这一设想如何落地？膜的传导性能、孔径匹配……这些指标都成了横亘在他们面前的难题。

团队在实验室夜以继日地开展配方优化与性能测试，配方调整超过500次，性能测试累计2000多次。在反复的实验中，团队发现成膜过程中溶剂挥发产生的微小剪切力会“拉扯”膜内的分子筛纳米片。之后，团队通过对温度、风速等参数进行调控，巧妙地利用这种剪切力为质子修建了一条畅通无阻的“高速公路”，缩短了传导路径。

团队成员进行实验

利用这一方法，团队成功制备出直径40毫米的非氟分子筛膜样品，测试结果显示，这种膜的导电性能是商业Nafion膜的2.7倍，而对活性物质的渗透率降低近一半，并具备出色的稳定性与机械强度，实现了“低成本、高性能、无氟环保”的突破。

“膜”力放大

600次调试实现关键跨越

将实验室中的样品放大到工业化生产，是团队面临的又一重大挑战。相比于实验室中的小规模制备，工业化的连续生产中，纳米材料受重力影响的沉降、团聚等问题，会导致膜的厚度、孔结构和填料分布不均匀，严重影响产品性能。“我们预想过困难，但实际遇到的挑战还是超出了想象。”段瑞丹坦言。

针对这一关键问题，他们深入研究，开发了“恒风速变温”连续化生产新工艺。为了找到最合适的温度分布方式，团队坚守在生产车间，经过5个多月，600余次参数调试，3000余次性能测试，他们终于成功制备出工业规格（650mm宽幅）的非氟多孔膜，实现了从实验室到生产线的关键跨越。

小尺寸到大尺寸非氟多孔膜图片

目前，非氟多孔膜已在上海电气储能、武汉巨安储能、江苏诚翔新能源等多家企业开展应用测试，在全钒、全铁等液流电池中表现优异，展现出广阔的市场应用前景。

“育人”在路上

在挑战中成长，在实践中蜕变

从实验室的理论研究，到“挑战杯”等大赛的舞台，再到产业一线的工程调试，团队成员们在一次次挑战中成长。

回望这段经历，学生们感慨良多。“我以前习惯等老师指令，现在会主动跟老师讨论项目方案。”团队成员丁健航说。段瑞丹回忆，自己初入课题组时，在答辩台上紧张到手心冒汗。而如今，她已能在挑战杯竞赛等场合自信阐述技术原理与创新价值。通过课题训练、赛事锻炼和实际工程落地的全过程，团队中学生们的科研素养、表达能力、工程判断都得到了长足进步。

据悉，团队成员已在《Angewandte Chemie International Edition》《AIChE Journal》《Journal of Membrane Science》等权威期刊发表第一作者SCI论文13篇、累计论文32篇，获得8项发明专利，并在第十九届“挑战杯”上海市大学生课外学术科技作品竞赛中斩获佳绩。

他们中的不少人已将梦想延伸至更广阔的舞台。段瑞丹选择继续攻读博士学位，继续深耕膜材料研究。而其他成员也陆续签约中石化大连石化研究院、华谊中央研究院等业内领军单位。

如今，非氟多孔膜的研发仍在继续推进，团队也在探索更多性能优化与适配应用，这支学生团队用智慧与汗水施展着破解“永久污染”的绿色魔法，为祖国“双碳”目标的实现，注入澎湃的青春动能。

记者：沈艺飞

编辑：宁平英

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