2026年5月底，我国自主研制的首套千吨级混合基质膜二氧化碳捕集中试装置全面通过考核。该装置是天津大学牵头承担的国家重点研发计划项目"高性能混合基质气体分离复合膜规模化制备及应用"的关键成果，近日该项目已顺利通过综合绩效评价验收。该项目实现了混合基质膜碳捕集技术从实验室研发向工程化应用的重要跨越，为膜法碳捕集产业化发展奠定了坚实基础。
该项目属于国家重点研发计划“高端功能与智能材料”重点专项，聚焦高性能混合基质气体分离复合膜的规模化制备及应用。面向国家“双碳”战略目标和能源气体高效分离的重大需求，项目针对传统碳捕集技术能耗高、成本高以及混合基质膜分离技术难以规模化应用等瓶颈，系统开发了高性能二氧化碳分离混合基质膜材料、规模化制膜技术及工业级膜组件制备技术。
值得一提的是，该项目相关技术成果曾发表于材料学领域国际顶尖期刊《先进材料》。天津大学化工学院王志教授团队联合天津工业大学、澳大利亚昆士兰大学、美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校等科研团队，成功研发出一种基于“预占位-后激活”策略的荷正电聚合物刷金属-有机框架材料，首次实现幅宽达一米的MOF基耐压二氧化碳分离混合基质复合膜的“卷对卷”规模化连续制造，为破解该领域“从实验室到工厂”的转化难题提供了切实可行的解决方案。
混合基质膜碳捕集中试装置通过现场验收
依托项目攻关，团队建成了国际首套千吨级混合基质膜二氧化碳分离中试装置，烟道气处理量为1000标准立方米/小时，碳捕集规模达每年1600吨。在燃煤电厂实际烟气条件下，该装置连续稳定运行超过1000小时，分离后二氧化碳纯度达到95%以上，充分验证了混合基质膜技术的稳定性、可靠性和工程化潜力。
2026年5月，专家组实地考察了混合基质膜烟道气碳捕集中试装置，审阅运行记录并进行现场测试，一致认为装置各项运行指标均达到任务书规定要求。在项目验收答辩中，专家组高度肯定了项目在高性能纳米填料、混合基质复合膜规模化制造及工业膜组件开发等方面的系列创新成果。
三项关键技术实现突破
围绕混合基质膜从材料走向工程的目标，项目团队攻克了多项核心难题，形成了完整的自主技术体系。
在高性能纳米填料方面，团队建立了二氧化碳分离纳米填料的绿色、可控规模化制备方法，开发出SNW-1-PVAm、UiO-66-NH₂和UiO-66-NH₂@PVAm等系列高性能纳米填料，为高性能混合基质膜制备提供了关键材料支撑。
在规模化制膜方面，研究团队突破了纳米填料均匀分散、界面结合和超薄分离层连续制备等技术瓶颈，创新形成浸涂-狭缝联合涂布工艺以及“预沉积+界面聚合”工艺，建成幅宽1米以上、年产能20万平方米以上的工业化生产线，实现了混合基质膜的大规模稳定制造。
在膜组件制造方面，针对混合基质膜特点，团队开发出低浓差极化、低压力降、高装填密度的卷式膜组件制备技术，使单支膜组件长度超1米、有效膜面积达30平方米以上，满足了工业应用需求。
产业化前景广阔
与国际先进二氧化碳分离膜相比，项目团队开发的混合基质膜在分离性能、规模化制造及工程应用等方面优势明显。与此前团队开发的聚合物膜相比，单位烟气处理所需膜面积降低29.0%，综合能耗降低8.2%，显著提升了膜法碳捕集的经济性。
项目已申请发明专利20项，发表学术论文42篇，构建起覆盖材料研发、膜制备、性能评价和工程应用的完整技术体系。团队负责人表示，依托千吨级中试验证平台，该技术可广泛应用于燃煤电厂、钢铁、水泥、化工等高排放行业的烟气碳捕集，以及天然气、沼气、合成气等能源气体净化领域，具备能耗低、运行成本低、易于模块化扩展等突出优势。
下一步，团队将深化与能源、电力、化工等行业企业的合作，推动膜法二氧化碳捕集技术向万吨级、百万吨级工程迈进，为我国大规模碳减排和全球气候治理提供中国方案。
