解码谱峰的“秘密” ——记“闵恩泽青年科技人才奖”获得者万伟

8月的北京,蝉鸣混着热浪。中石化石油化工科学研究院有限公司(简称石科院)的分析实验室里,色谱仪发出低沉的嗡鸣。万伟坐在操作台前,盯着屏幕上缓缓游走的谱峰——那一条条细密的曲线,藏着看不见的“秘密”。正是锲而不舍的“解密”,让他在前不久荣获“闵恩泽青年科技人才奖”。

练就一双慧眼

2017年,万伟在清华大学博士毕业后进入石科院,在第一研究室从事石化行业分析检测技术研发。

“分析检测就是科研生产的眼睛。”万伟打了个比方,“眼睛要是糊了,后面的路就容易走歪。”

刚刚工作的他像一块海绵,在色谱、质谱、光谱等多个学科间不断汲取知识。在前辈的带领下,这双“眼睛”的视野越来越宽,研究对象从传统能源延伸到新能源;观察力也越来越细,检测能力从常量一步步做到痕量级别。

几年下来,他逐渐构建起全面的技术储备,成为分析检测领域的“多面手”,先后主持或承担国家重点研发计划1项、中国石化课题9项、标准化课题5项。

攻下一个难题

真正让万伟找到方向的,是一次面向“卡脖子”的挑战——破解氢燃料杂质检测技术难题。

氢燃料电池对氢气品质有极其苛刻的要求。作为酸性杂质,氢气中的卤化物和甲酸会严重损害电池性能,必须严格控制。

“这两个杂质的含量要求都是ppb级,十亿分之一。”万伟用手比划出一个极小的空隙,“但是就这么一丁点儿‘不干净’,整套燃料电池就得‘中毒’。”

几年前,国内外都没有成熟的检测方法,行业只能借鉴工业氢、高纯气等领域的老方法,但存在灵敏度低、检测范围受限的问题。面对“无人区”,万伟和团队开始了核心技术攻关。“那段时间,满脑子都是怎么把那几个狡猾的杂质‘揪’出来。”万伟说,“有天半夜突然冒出想法,爬起来就往实验室跑。”

他们创新设计了氢气自动吸收设备,优化吸收流程,研发新型专用吸收剂。最终,卤化物和甲酸的检出限达到ppb级别,检测水平处于国内领先。

基于这项技术,他们承担了重点国标项目《质子交换膜燃料电池汽车用氢气无机卤化物、甲酸的测定 离子色谱法》。这个项目从起草到实施仅用了23个月,填补了国内燃料氢品质标准的空白。

“第一个国标发布的时候,大家都松了一口气,”万伟说,“但也就松了那么一会儿,后面还有一堆事等着呢。”

研发只是第一步,应用才是关键。他们的检测技术率先通过国家级CMA/CNAS双认证,协助国家石油产品质量检验检测中心搭建起国内首个氢品质检测平台,保障了北京冬奥会的供氢安全。团队还连续4年承担北京市燃料质量监督抽查工作,完成40余批次燃料氢产品抽检。截至目前,检测技术已推广到4家单位。

织就一张网格

之后,万伟把目光投向令行业头疼的挥发性有机化合物(VOCs)监测。他和团队开发了炼化多介质VOCs监测体系,建立甲醇提取—吹扫捕集—气相色谱法测定废剂中挥发性石油烃的分析方法,研发出基于便携式气相色谱仪的快速监测技术,可满足炼厂的在线连续监测。

随后,面对企业循环水系统泄露溯源的新需求,他又开始对水质中新污染物的样品前处理技术与检测方法体系展开系统性攻关。

万伟常听前辈讲起闵恩泽院士的故事——数十年前,闵院士从一片空白起步,带着团队用买来的陶瓷缸和借来的球磨机,硬是啃下了铂重整催化剂这块硬骨头。

“我们这代人,没闵院士当年那么苦了,”万伟说,“但他那句话——‘国家需要什么,我们就研究什么’——到现在也不过时。氢气也好、VOCs也好,只要用得着咱这双‘眼睛’,就努力把它炼成‘火眼金睛’。”

九年来,他发表核心期刊论文16篇,授权中国专利及软著7项,起草标准4项,获中国石化科技进步奖1项、行业协会科技进步奖1项。

搭起一座桥梁

在潜心科研的同时,万伟也在实验室之外找到了另一片天地。他曾赴国家自然科学基金委担任兼聘人员,参与项目组织、评审等工作,并以组委会委员身份参与组织首届分析科学与仪器大会等学术会议。
    “科研不能只闷着头做实验。”万伟说,“有时候也得抬起头,看看别人在干什么,听听别人在想什么,路子反而更宽。”

夜深了,实验室的灯还亮着,色谱仪上的谱峰仍在缓缓游走。万伟转过身,又坐回了操作台前,那些细密的曲线,还在等着他一个一个去读懂。

“也没想到拿奖的会是自己,”他笑了笑,“就是觉得,活儿还得接着干。”

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