Green Carbon新声 | 常进法：把冷板凳坐热，让国家少走弯路

答：我主要从事电催化氢-电能量转化高效电极材料及器件方面的研究，包括燃料电池、电解水等。其中催化剂可以有效降低反应的活化能、加快反应效率，在电化学反应中发挥着重要作用。

上述工作产生的成果，应用场景十分广泛。

氢燃料电池功率密度大，用液态氢气作为燃料，能够推动大功率需求场所如航空航天事业的发展。例如，美国航天局发射的第一台航空火箭用的就是氢燃料电池。

以甲醇、甲酸、乙醇等为燃料的直接小分子燃料电池，功率密度相对低一些，适合民用，可以在电动自行车、移动电源等生活常用的工具中提供续航应用。

目前，氢氧燃料电池技术已经在日本丰田公司研发的Miria系列电动汽车上实现了应用。它通过氢气和氧气或者氢气和空气反应产生驱动力，帮助我们摆脱汽油等化石燃料的依赖。

整体来说，面向不同应用场景，我们可以选择不同燃料电池作为动力来源，这是未来能源体系的重要支撑技术之一。

答：在我读博的时候，燃料电池还不是一个主流选择和热门领域。近年来。随着国家“双碳”目标的提出，“十四五”规划等国家顶层设计提出的新能源汽车、新能源材料、氢能专项等战略，都纷纷将氢能当作终极清洁能源。

在氢-电转化过程中，不少催化剂含有碳元素。在甲醇、乙醇、甲酸等小分子电氧化反应中，完全氧化会产生二氧化碳。一般情况下我们会进一步通过电还原将释放的二氧化碳还原成有价值的燃料，实现良性循环，这样也十分符合绿色低碳的发展理念。

答：每一次发表文章，都是对阶段性工作进行总结，而且这些成果有的是在前人研究的基础上进行了改善和提升，所以谈不上骄傲，只能说我们在相关领域进行了更加深入的探索。下面我举两个具体的例子。

第一个，是我在中国科学院长春应化所读博期间，师从邢巍老师做的一项工作。当时，我们发现将磷化镍（Ni₂P）这种亲氧性非贵金属材料引入钯基催化剂中，对于甲酸电氧化有明显的促进作用。得到实验结果后我感觉很兴奋，因为行业中并没有相关研究的先例，所以我想尽快把成果写成文章进行发表，做“第一个吃螃蟹的人”。

但邢老师对我说，做科研不能太急躁，现在的成果是浅层次的工作，要进一步把其背后的机理研究透彻，并触类旁通，进一步探索。例如，磷化镍对铂催化剂催化甲醇电氧化等是否也有助催化作用？过渡金属磷化物对电解水反应是否也有效果等?

跟着这个思路，我进行了深入和系统的研究，发现并验证了磷化镍对小分子电氧化的促进作用，可以促进该类小分子的中间体一氧化碳进一步氧化成二氧化碳。相对于打一枪换一个地方的“短平快”式的研究，我们这些研究较为系统深入，也产生了系列成果，先后发表于Angew. Chem. Int. Ed.、Energy Environ. Sci.、Nano Energy等行业顶级期刊。其中，在Angew. Chem. Int. Ed.是以封面论文的形式进行的发表，该论文发表后曾一度是高被引论文和热点论文。当时，审稿人给出的评价是：“直接液体燃料电池的功率密度达到了氢燃料电池的水平，该工作首次证实了非铂催化剂具有实用性”。在过渡金属磷化物在电解水产氢（氧）方面的研究，我也有很多工作发表，这都得益于邢老师当时的有益指导。

第二个，是2021年在Nature Energy上发表了一篇文章，阐述了我们团队发现的一个现象：将氟元素引入经典的Pd/N-C催化剂中，可以显著促进乙醇分子中C-C键的破裂，从而提高反应速率。在这个基础上，我们进一步发现氟元素对Pd/P-C、Pd/S-C、Pd/B-C等系列催化剂都有显著改善效果。最开始我只是想投一个普通一区的文章，因为我到美国的前两年一直没有文章发表，难免心浮气躁。但是杨阳老师建议把工作做的再全一些，更深入一些，最后这个工作做了两年多才得以成文发表。

邢老师和杨老师对我的影响大而长远，他们让我永远记住了：做学问还是要深入、系统、触类旁通，不能急躁。“知其然不知其所以然”，这是科研工作的大忌。

2015年教师节，常进法与邢巍老师

答：燃料电池和电解水技术是目前研究领域的热点，但也面临着技术难点和产业化痛点。其中，催化剂成本昂贵是重要原因之一。通过技术革新进一步降低贵金属催化剂用量，在保证催化活性和稳定性的前提下大幅降低成本，是关乎氢能产业化的关键，也是推动人类社会能源清洁化的革命点。

现在，行业主流的选择是以铂族贵金属作为催化剂，成本较高，限制了大规模产业化。不管是在燃料电池领域还是电解水领域，面临的共同突破点都是最大化降低贵金属在催化剂中的用量，同时最大化提升其利用率，最理想的终极目标是，实现非贵金属催化剂的商用。

对此，美国能源部最新出台的行业标准被视为有价值的参考：到2030年，在电解水产氢方面，每产生一公斤氢气，所使用贵金属的成本应控制在1美元以内；在燃料电池方面，将每千瓦时功率的成本控制在140美元以内，这意味着新型能源的成本将和目前化石能源的成本相当，可以用清洁能源逐步取代传统化石能源。

在这个基础上，还要进一步扩大、延长催化剂的运行稳定性，最大化提高电池长时间工况运行的稳定性。现在常用的催化剂一般工况运行时长在几百到几千小时之内，对此，美国能源部提出的标准是达到5万小时以上。

总体来说，要实现催化剂的完全非贵金属化，保证催化剂高活性、长时间运行等目标比较艰巨，需要我们从材料、机理、工艺等方面进行综合考虑，缺一不可。

答：研究领域有“小同行”和“大同行”之分。面向“小同行”，会细分到某一个共同的难点，进行深入讨论，共同寻求突破。面向化学、电化学等领域的“大同行”，大家研究的细分领域不同，可以根据各自研究的侧重点进行学科交叉创新，在报告中会互相讨论，碰撞思想火花，产生新的灵感。

例如，在受北京航空航天大学相艳老师团队之邀进行学术报告的时候，我详细介绍了自己正在研究的高熵合金催化剂的相关工作，相关研究引起了相老师的兴趣。相老师团队长期致力于高温燃料电池的研究，然而，在高温等苛刻条件下，催化剂性能的不稳定问题一直困扰着她们。而高熵合金催化剂最大的优势恰恰在于其材料本身的高稳定。基于此，相老师热情地向我们伸出了合作的橄榄枝。目前，我们已经将样品寄送过去。如果在对方研究团队的研究领域中，该样品能呈现出较好的效果，我们已初步计划进一步联合申报项目，并深入开展合作研究。

很多时候，我自己感觉工作已经做得相当“完美”，但是在“大同行”、大专家面前，仍然很容易被发现一些疏忽的问题。这为我下一步将要进行的研究工作提出了改进意见和修正方向。

在中国海洋大学开展的一次学术报告中，我介绍了团队使用非贵金属催化剂在海水电解中开展的相关工作。有一位中国海洋大学教授现场提出，催化剂在模拟海水中效果不错，在真实海水中效果如何呢？因为真实海水中天然含有钠离子、镁离子、钙离子等离子，会导致离子交换膜堵塞。这个问题我们确实没考虑过，这位教授的建议帮助我们提前发现问题、解决问题。

答：我对科普工作很有热情，东北师范大学也经常组织我们开展科普工作。我觉得最大的特点有两个，一是要因人而异，针对不同受众群体要采用不同的形式进行科普；二是要从简单、有趣的现象入手开展科普工作。

常老师走进幼儿园开展科普工作

答：首先是要诚信，这是第一要务。不诚信的行为，例如文章造假、数据失实，不仅会影响后续自己的工作，还会对行业带来误导，浪费整个行业的精力、人力、物力。

答：未来的科学研究既充满机遇，也遍布挑战，青年科研工作者要发挥承上启下的作用。

一方面，青年科研工作者站在前人的基础上，已经掌握了相当有价值的信息，知道发力点，有路径参考；另一方面，我们也要继续培养优秀的“后来人”，应对下一步的技术挑战和难题。

可以说，青年科研工作既是科学研究的参与者，也是科技发展的推动者。我们肩负着探索未知、服务社会、传承知识的多重使命，小到研究领域，大到科学事业，都应该做出贡献。

答：我认为这是个系统工程，需要提供更优质的资源，保证青年科研人员能得到良好的基础教育和能力培训；要鼓励他们培养创新性、批判性思维，引导他们多发现问题、提出问题，大胆假设、小心求证；要为他们提供更好的实践机会，让他们通过承担科研项目、解决实际问题，在实操中成长。

采访手记