“科学家要做产业，是非常难走的路，但也是必须去走的路。”在2024浦江创新论坛的分论坛“未来材料：交叉创新与可持续发展”上，中国科学院院士、北京科技大学新金属材料国家重点实验室主任、北京科技大学前沿交叉科学技术研究院院长张跃说道。
张跃院士。图片由主办方提供
自2020年提出“双碳”目标以来，我国全面加强碳减排顶层设计，而探索各行业、领域低碳转型新模式，是实现碳中和目标的首要任务。
钢铁行业在我国制造业中碳排放量最大，是碳减排的主战场。当前，我国钢铁工业二氧化碳排放量约为18亿吨，占全国碳排放总量的15%左右。其中，高炉炼铁是低碳发展的重点，亟需开发新型低碳炼铁技术。
氢能是理想的清洁能源，是面向国家重大战略需求、破局全球“碳中和”问题的关键。构建基于氢冶金技术路线的冶金新生态，将加速钢铁工业绿色转型。未来钢铁行业氢能需求巨大，但氢能的绿色、高效、稳定、低成本供给将如何保障？
电解水制绿氢较灰氢与蓝氢碳排放优势显著，预计到2060年，电解水制绿氢需求将达1亿吨，占国内氢能市场总量80%以上，但当下绿氢价格居高不下，制氢电耗仍是制约其替代传统灰氢的主要瓶颈。
目前，碱性电解水制氢技术是绿氢中国市场的主体技术路线，而催化组件作为绿氢装备碱性电解槽的功能核心，其存在的活性与稳定性等挑战严重制约了装备的制氢单位能耗、电流密度极限、服役稳定性等性能指标突破。
十余年间，张跃团队围绕电解水制氢催化材料活性位点高效设计、催化优势反应路径精准调控、催化服役界面传质行为高效管理等关键科学问题，系统开展了从实验室科学前沿到工业化复杂服役条件的全流程探索，不断解决稳态、亚稳态、完全失稳反应条件下的科学前沿、应用基础与工程技术难题。
在推动纳米催化组件产品研发与迭代方面，团队基于纳米材料与技术，创制发展了系列变革性纳米技术催化组件迭代产品，设计研发并建造了首条纳米催化组件智能制造产线，完成了催化组件从实验室研发到规模生产的全链条技术攻关。
目前，纳米催化组件产品装机性能指标不断突破，稳定服役寿命大幅延长，实现了制氢装备低成本、高性能与高稳定性的兼顾，持续推动制氢装备降本增效、制氢电力成本大幅削减，千标方级单槽可年度节电逾200万千瓦时，助力绿氢产业变革。
未来，纳米催化组件与整机装备迭代发展将持续支撑制氢装备制造成本大幅降低与能耗效率逼近理论极限，不断引领绿氢价格下探，推动中国能源转型逐绿而行。对此，张跃非常有信心。
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