“我们从来没有和任何企业合作开发过交流电合成设备，请各位不要上当受骗。”不久前，一次学术报告结束后，雷爱文特别作出声明。这已经不是他第一次作出类似声明了。
雷爱文是武汉大学高等研究院、化学与分子科学学院教授，长期致力于合成化学方面的研究。他和团队研究开发了一种可编程波形交流电合成技术，实现了交流电解环境下金属催化物种精准调控。日前，该研究成果在线发表于《科学》。
成果一经发表，便引来业界的关注，市场上甚至开始兜售尚未研制成功的设备，于是就出现了上述一幕。
研究：
不走寻常路
合成电化学技术具备绿色、安全和低能耗的特性，其应用有望解决当前基于化石能源驱动的现行生产力产生的环境污染、安全生产风险和高能耗问题。
雷爱文告诉《中国科学报》，作为国际纯粹与应用化学联合会评定的2023年度化学领域十大新兴技术之一，合成电化学这种新兴技术当前主要以直流电作为驱动力，并通过调节电流或电压控制化学反应过程。
相对于直流电，交流电具有极性反转和周期性波动的特点，并具备波形、频率、占空比等更多可调节电学参数的优势，为实现精准物质制造提供了“无限潜力”。然而，更多维度的电学参数引入电化学合成反应中会导致可优化的反应条件呈指数级增加，极大增加了研究难度。因此，迄今为止，世界范围内的交流电合成技术仍处于萌芽阶段。
“越是难走的路，越可能产生原创性成果，我们不妨试着往交流电方面钻研。”课题组例会上，雷爱文抛出一个反常规的思路。
“一次回家的路上，我和雷老师在电话里进行了一场头脑风暴，我们探讨了交流电技术的可实现路径。随后，我们一起搭建了一个简易装置，然后拿着这个装置反复做实验，竟发现了一些很神奇的现象。”武汉大学高等研究院特聘副研究员曾力告诉《中国科学报》，那次灵光乍现的讨论，成为他们创新研究的起点。
“直流电只有电流和电压两种电学参数，交流电则不同，它还有波形、频率、占空比等多个电学参数，并且是一种周期性的存在。”雷爱文介绍，合成电化学本身具有无限可能，以前简单的直流电化学只调节电流或电压，由于调节的参数较少，不能彻底挖掘出合成电化学在物质制造过程中的潜力。而使用非对称交流电，在很大程度上开拓了研究的手段和方法。
他给记者打了个比方，直流电好比一个小渔村，交流电好比地球，非对称交流电则相当于整个宇宙。
令雷爱文团队喜出望外的是，该团队通过交流电电子层面的精准调控，不仅解决了传统化学合成过程中能源消耗和环境污染问题，而且为绿色制造提供了一条可行的路径。
雷爱文说：“要激发这项新技术的应用潜力，必须开发出与之相匹配的设备，进而创新生产工艺，最终实现产业化，形成新质绿色生产力。”
推广：
设备是关键
令研究团队没料到的是，他们可供量产的设备还没有研制成功，市场上就已经有人在兜售相关设备了。
“近些年，我们在《科学》《自然-化学》《自然-催化》等期刊陆续发表了一些文章，很多业界同行和上下游技术人员都对这项创新技术感兴趣，也有设备采购需求，但精密设备研制需要周期。我们当前正在全力研发更为精密智慧的交流电合成设备（聪明电源），争取早日让聪明电源实现商品化，为合成化学同行提供研究工具。”雷爱文想到的最直接的办法，就是在各种学术会议上以正视听。
“对交流电合成电源设备的需求，也从另一个方面反映出非对称交流电技术有着广阔的市场。”曾力告诉记者，在雷爱文的带领下，该团队正在紧锣密鼓地研制设备，并且取得了进展。不久的将来，精密的配套设备将为合成电化学新技术在绿色物质制造等更广泛领域的应用提供助力，为化学化工绿色化、智能化和高端化提供新动能。
“当前人们所享受的无线生活、智能生活，使用的手机、电脑、电视等，都是对电子的控制。人类对电子的控制水平已经非常高了，但对电子的控制成果还没有充分应用到物质制造上。”雷爱文认为，非对称交流电合成电化学新技术为人类对电子的精准控制转嫁到电合成上创造了机会和条件。未来，有望将电子控制应用于物质制造，实现更加环保、高效和智能的生产过程。
创新：
需要“瞎琢磨”
记者了解到，交流电合成电化学是一个“新词”，一直有待更为全面、完整的补充说明。而在最新发表的论文里，雷爱文及其团队引入了非对称占空、非对称电流和非对称电极3个关键词，特别是非对称占空和非对称电流两个参数是第一次被科学家应用到合成电化学中。
对这项技术的应用前景，雷爱文颇有信心。他举例说，传统的电解水会产生氧气等低价值产品，而使用“绿电”的有机合成电化学则不会，在生产高价值有机化工产品的同时，联产得到的氢气可以应用于新能源汽车等产业，从而带动整个行业的“绿色化”。未来，基于非对称交流电合成电化学新技术的“绿电合成”实现产业化，整个化工制造产业链都将迎来模式的创新。
不久前，雷爱文去了一趟新疆克拉玛依。晨跑时，他见到广袤土地上布满太阳能光伏发电板和风力发电机，一个大胆的想法突然蹦了出来——能否基于新疆丰富的光伏、风电等绿电资源，配合天山、阿勒泰山脉丰富的雪融水资源和地下河实现抽水蓄能和绿能循环，依靠这些绿能运营合成电化学产业，建立一个绿色、零排放的智慧城市？
他告诉记者，科学研究就是要大胆地“瞎琢磨”，琢磨出灵感了就尝试去研究、去推导、去实验。一个个天马行空的灵感，可能就是原始创新的开端。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1126/science.ado0875
《中国科学报》 (2024-08-22 第1版 要闻)
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