成果在《科學》發表后，這位武大教授特別做出聲明

“我們從來沒有和任何企業合作開發過交流電合成設備，請各位不要上當受騙。”7月下旬，一次學術報告的最后，雷愛文特別做出聲明。這已經不是他第一次在學術會議上做出這樣的聲明了。

雷愛文是武漢大學高等研究院、化學與分子科學學院教授，長期致力于合成化學方面的研究。近年來，他和團隊研究開發了一種可編程波形交流電合成技術，實現了交流電解環境下金屬催化物種精準調控。7月12日《科學》在線發表了這項研究成果。

雷愛文教授（左一）和研究團隊。受訪者供圖

研究：不走尋常路

人類歷史上的兩次工業革命都與能源息息相關。第一次工業革命主要標志是蒸汽機的發明和煤炭的大規模使用，這一時期人類進入了煤炭能源時代。第二次工業革命則以電力和內燃機的廣泛應用為標志，主要能源轉變為石油和天然氣。

“然而，不論是煤炭、石油，還是天然氣都不可再生，無法做到綠色低碳。”雷愛文介紹，合成電化學新技術具備綠色、安全和低能耗的特性，有望應用于解決當前基于化石能源驅動的現行生產力產生的環境污染、安全生產風險和高能耗問題。

雷愛文告訴《中國科學報》，作為國際純粹與應用化學聯合會評定的2023年度化學領域十大新興技術之一，合成電化學這種新興技術當前主要以直流電作為驅動力，并通過調節電流或者電壓控制化學反應過程。

相對于直流電，交流電具有極性反轉和周期性波動的特點，并且具備如波形、頻率、占空比等更多可調節電學參數的優勢，為實現精準物質制造提供了“無限潛力”。然而，更多維度的電學參數引入電化學合成反應中會導致可優化的反應條件呈指數級增加，極大增加了研究難度。因此，迄今為止，世界范圍內的交流電合成技術仍處于萌芽階段。

“越是走的人少的路、難走的路，越可能出原創性成果，我們不妨試著往交流電方面鉆研。”課題組例會上，雷愛文的拋出一個反常規的思路。

“此后，一次回家路上，我和雷老師在電話里進行了一場很深入的頭腦風暴，我們交流探討了交流電技術的可實現路徑。隨后，我們一起搭了一個簡易的裝置，然后拿著這個裝置反復做實驗，竟發現了一些很神奇的現象。”論文一作、武漢大學高等研究院特聘副研究員曾力告訴《中國科學報》，那次靈光乍現的討論，成了他們創新研究的起點。

“直流電只有電流和電壓兩種電學參數，而交流電則不同，它還有波形、頻率、占空等多個電學參數，并且是一種周期性的存在。”雷愛文介紹，電合成化學本身有無限的可能，以前簡單的直流電化學，只調節電流或者電壓，由于調節的參數比較少，不能徹底挖掘出合成電化學在物質制造過程中的潛力。使用非對稱交流電，在很大程度上開拓了研究的手段和方法。

他打了個比方，直流電好比一個小漁村；交流電就好比是地球；非對稱交流電，則可以看成是整個宇宙的存在。

令雷愛文團隊喜出望外的是，該團隊通過交流電電子層面的精準調控，不僅解決了傳統化學合成過程中能源消耗和環境污染的問題，而且為實現物質綠色制造提供了一條可行路徑。

雷愛文告訴記者：“要激發這項新技術的應用潛力，必須開發出與之相匹配的設備，進而創新生產工藝，最終投入產業化，形成新質綠色生產力。”

推廣：設備是關鍵

令研究團隊沒料到的是，他們可供量產的設備還沒有研制成功，市場上就已經有人在兜售相關設備了。

“近些年，我們在Science、Nature Chem、Nature Catal等期刊陸續發表了一些文章，很多業界同行和上下游技術人員都對這項創新技術感興趣，有設備采購需求，但精密設備研制需要周期。我們當前正在全力研發更為精密智慧的交流電合成設備（聰明電源），爭取早日讓聰明電源實現商品化，為合成化學的同行提供研究工具。”雷愛文想到的最直接的辦法，就是在各種學術會議上以正視聽，于是就出現了本文開頭那一幕。

“對交流電合成電源設備的需求，也從另一個方面反映出不對稱交流電技術有著廣闊的市場。”曾力告訴記者，在雷愛文的帶領下，該團隊正在緊鑼密鼓地研制設備，并且有了進展。不久的將來，精密的配套設備將為合成電化學新技術在綠色物質制造等更廣泛領域的應用提供有力助力，為化學化工綠色化、智能化和高端化提供新的動能。

“當前人們所享受的無線生活、智能生活，使用的手機、電腦、電視等等，都是對電子的控制。人類對電子的控制水平已經非常高了，但人類對電子的控制成果還沒有充分地應用到物質制造上。”雷愛文認為，非對稱交流電合成電化學新技術為人類對電子的精準控制轉嫁到電合成上創造了機會和條件。未來，有望將電子控制應用于物質制造，實現更加環保、高效和智能的生產過程。

創新：需要“瞎琢磨”

記者了解到，過去的100多年，交流電合成化學是一個“新詞”，一直有待更為全面、完整的補充說明。而在這篇文章里，雷愛文和他的團隊引入了非對稱占空、非對稱電流和非對稱電極這三個關鍵詞，特別是非對稱占空和非對稱電流兩項參數是第一次被科學家應用到合成化學中。

對這項技術的應用前景，雷愛文頗有信心。他舉例介紹，傳統的電解水會產生氧氣等低價值產品，而使用“綠電”的有機合成電化學則不會，在生產高價值有機化工產品的同時，聯產得到的氫氣可以在新能源汽車等產業上進行運用，從而帶動整個行業的“綠色化”。未來，當基于非對稱交流電合成電化學新技術的“綠電合成”實現產業化了，整個化工制造產業鏈都將迎來模式的創新。

一位國際同行評價認為，通過技術進步和創新，武漢大學雷愛文教授及其團隊正在推動化學和工業生產方式的變革，為綠色化、智能化的未來奠定技術基礎。

不久前，雷愛文去了一趟新疆克拉瑪依。晨跑的時候，他見到廣袤的土地上布滿太陽能光伏發電板和風力發電機，一個大膽的想法突然蹦了出來——能否基于新疆豐富的光伏、風電等綠電資源，配合天山、阿勒泰山脈豐富的雪融水資源和地下河來實現抽水蓄能和綠能循環，依靠這些綠能運轉合成電化學產業，建立一個綠色、零排放的智慧城市？

他告訴記者，科學研究就是要大膽地“瞎琢磨”，琢磨出靈感了就嘗試去研究、去推導、去實驗，一個個天馬行空的靈感，帶來的可能啥也不是，但也可能是原始創新的開端。

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https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado0875