以前我国的能源特点是富煤少油缺气,主要依赖进口原油,进口石油超过70%,不能保证能源的安全性,现如今这种局面发生了改变。
因为中国科学院院士包信和提出的“纳米限域催化”概念,从原理上颠覆了国际上沿用90多年的费托合成技术,并且荣获2020年国家自然科学奖一等奖!
该技术为催化科技领域,打开了一扇认识催化过程,精准调控化学反应的大门,为中国的煤转化制低碳烯烃产业,开辟了一条新的技术路线。小到生活塑料、衣服,大到航天飞机部件,这项技术给我们的生活带来了各种便利。美国科学杂志称之为里程碑式的重大突破,这项创新成果,包信和探索了10年,煤制烯烃项目一旦产业化,未来在工业上,将具有极大的竞争力,它将缓解中国对石油进口的依赖。直到现在,煤炭仍在为中国的经济列车输送动力。
纳米限域催化,乍听确实艰深晦涩。纳米是一个尺度空间;限域是学术词汇,相当于限制;催化是能改变化学反应的速度。这三个词组合起来可以说相当矛盾,甚至毫不相干,一般人根本无法理解。所以这里我就打个比喻方便大家理解,第一个比喻:把你关在笼子里,你会是怎样的感受?第二个比喻:把一个乒乓球无限拍压向球面,球的速度会是怎样的?答案不用多想,被关在笼子里,肯定很暴躁;乒乓球呢?拍子压得越低,球上下弹跳的频率就会越来越快。从现象到本质,在狭小的空间里会让人紧张不安,那么空间限制就会让催化剂“活泼”起来。
讲到这里,可能又有人会问“这和国家能源安全有什么关系?如何实现将煤转化成低碳烯烃产品呢?”其实早在上世纪90年代,国际上想把煤转化成液体燃料和其他化学品,大家会选择传统的费托合成技术。但这一技术,需要用大量的水制取更多的氢气,同时反应还会产生废水,这对环境又造成了一定的污染,而且并不能精准得到低碳烯烃产品。而我国的煤资源丰富的地区,多处于干旱或半干旱地区,所以水耗又是制约煤化工发展的一大难题。在这个背景下,包院士研发的煤经合气制烯烃技术,就是在纳米限域催化原理的指导下,取得的一项重大突破。
他们以煤为原料获得乙烯、丙烯、丁烯等低碳烯烃,创立全新的催化体系,实现节水节能、降低二氧化碳排放的同时,还通过对目标产物的精准调控,减少了“副产品”,更高效率地获取了低碳烯烃,为我国的能源安全提供保障。
可这一技术的成功背后,却很少有人知晓他们付出了怎样的艰辛。上世纪90年代,当包信和得知中国科学院希望引进一批国际高层次人才,于是他响应国家的号召,毅然放弃了国外优越的环境和待遇,来到大连化物所,扬起了催化基础和应用研究的风帆。当时国际上关于这方面的研究,曾一度陷入僵局,而国内的科研骨干人员并没有放弃。
“在纳米催化的这条研究道路上,团队坚持了20多年。但我们始终相信,科学研究只要方向对,就不怕旅途遥远。”这是包信和在采访中说过的一句话。20多年间,他们始终坚持在科研一线,加班至深夜更是团队所有人的家常便饭。项目的四位主要骨干中,作为瑞安人的潘秀莲,排名第二,面对“如果能再一次选择自己职业”的问题,潘秀莲不假思索地说出“科学家”三个字。这颗初心,她从未动摇过。
没有谁的成功来得随随便便。一群默默无闻的科研工作者,为了将更多的技术实现产业化应用,为了提高我国乃至世界的资源利用效率,一直将初心秉承到底,为中国科技贡献出毕生心血!让我们再次向包信和和潘秀莲同志,致以衷心的感谢和最崇高的敬意吧。
致敬科技工作者!
具有国战级别战略意义的催化高科技!