近来，清华大学化学工程系王保国团队在双极膜反应器用于电化学合成氨范畴获得重要原创性作用。经过膜内界面规划，制备出含有“榫卯”结构的界面互锁型双极膜，完成了双极膜高效解离水；在原位生成酸碱环境中，消除了硝酸根复原进程中离子搬迁不平衡问题，完成了电化学合成氨进程接连安稳化操作。

  合成氨是人类20世纪最重要的创造之一，作为氮肥的根底，可大起伏提高谷物产值，提高粮食保证水平。在碳中和年代，合成氨是绿氢的清洁储能载体之一，关于大规模消纳风电与光伏所发生的绿氢，完成快捷贮存与运送有着及其重要的作用。但是，现有Haber-Bosch法合成氨，通常在高温（400-500°C）、高压（10MPa）下进行，条件严苛，能耗巨大。相比之下，绿电支持下的电化学合成氨条件温文，配备简略，有望供给新的处理实际问题的思路。

  双极膜使用静电排挤原理构成离子选择性。原位发生的氢离子、氢氧根离子，虽可调理酸碱微环境，但会导致离子膜结构或功能劣化。研讨团队学习中国传统的“榫卯”工艺原理，立异性规划了具有互锁结构中间层的双极膜（图1），既添加水解离位点，提高了双极膜总水解离速率，又奇妙地使用高分子在水中的“自溶胀”效应，到达“自锁紧”作用，提高双极膜安稳性（图2）。使用双极膜反应器进行电化学合成氨，在1000 mA cm-2电流密度下，安稳电解超越100小时，将浓度为2000ppm硝酸根废水，以86.2%法拉第功率转化为氨，对应产率68.4mg h-1 cm-2，显着提高了电化学合成氨的出产强度。

  清华大学化学工程系王保国教授为该文章通讯作者，化学工程系2019级博士生徐子昂为榜首作者。研讨团队长时间展开膜分离和电化学工程的穿插范畴科学研讨，提醒电化学动力资料“化学组成-物理结构-器材功能”之间的构效联系，开展电化学动力转化与储能进程的资料、配备与根底理论。相关研讨作用先后宣布在《先进资料》《动力环境科学》《化学工程杂志》等世界闻名期刊，技术作用逐步进入产业化使用阶段。