文｜《中国科学报》见习记者 杜珊妮
“全球那么多研究者都解决不了的难题，为什么我能解决？”接手课题的那一刻，郝少云内心翻涌起强烈的抵触。初到美国，语言障碍与举目无亲的孤独感本就让他倍感窒息，更别提钻研二氧化碳电还原反应（CO?RR）这个被同行判定是“死局”的产业课题。他完全找不到方向。
可谁又能想到，3年后，就在那片曾让郝少云感到迷茫、窒息的“科研荒原”上，结出了一颗饱满、硕大的科研果实。
近日，美国莱斯大学化学与生物分子工程系博士后郝少云以第一作者的身份，发表了个人首篇Science论文。他所在的研究团队提出了酸蒸汽湿润二氧化碳（CO?）的策略，成功解决膜电极（MEA）电解槽长期运行难以稳定的顽疾。该校分子工程系研究员Ahmad Elgazzar为论文共同第一作者，副教授汪淏田为论文通讯作者。
论文主要作者合影。从左到右依次为Ahmad Elgazzar、汪淏田、郝少云
与许多“起步即高台”的天选科研人不同，大专出身的郝少云，人生起点比许多人都低。从专科生到发表顶刊一作，他的故事，是在无数次的拒绝和质疑中，为自己蹚出了一条科研“逆袭”之路。“我不忌讳谈我出身大专。”他说，“人既然有短板，就要学会正视它，并努力补齐它。”
1 一个简单的化学式
在绿色能源转型的浪潮中，利用MEA结构的电解槽将CO?转化为有用的燃料或化工原料，已成为碳资源化利用的重要路径之一。
“MEA电解槽装置的结构像是一个‘汉堡’，中间是阴离子交换膜，负责传导阴离子并阻隔气体和阳极溶液，两边分别是进行CO?还原的气体扩散电极和发生氧化反应的阳极工作电极。”郝少云说。
MEA电解槽结构图
?
理论上，发生还原反应时，阴离子交换膜应如同严格的“安检门”，只允许带负电的阴离子通过。然而，在现实操作中，带正电的钾离子、钠离子通常会从阳极“偷渡”到阴极。
“这些‘越界’的阳离子与阴极区的氢氧根离子、CO?结合，生成盐类。随着反应持续，盐类如同‘水垢’般在气体扩散电极逐渐结晶、堆积，最终堵塞关键的CO?气体通道。”郝少云解释说。
这种由碳酸氢钾（KHCO?）等阴极腔盐类沉积导致的“盐阻”问题，一直以来都是限制电解槽长期稳定运行的关键瓶颈之一。
传统应对策略通过提高CO?气体的湿度，利用水分溶解阴极沉积的KHCO?，减少盐的结晶沉积。“但是，如果湿度过高，气体扩散电极就容易发生水淹现象，导致气体通道传质扩散被堵塞，反而影响CO?的传输和还原效率。”郝少云说。
因此，在这项研究中，研究团队提出了用酸蒸汽湿润CO?的解决方案。“我们利用挥发性的酸代替水，对CO?进行湿润，有效抑制了盐沉积，显著延长了系统运行的稳定时间，避免了常见的‘盐阻’问题。”郝少云说。
酸的使用是这项研究最大的亮点之一。但研究初期，郝少云和团队没有急于寻找解决方案，而是选择回到原点，从成盐机理着手。
他们从最基础的参数入手，对电解槽系统进行了全方位排查，包括精确调控钾离子浓度、优化气体扩散层的亲疏水性、控制孔径尺寸等。通过一系列原位观测，团队发现，90%以上的盐并非沉积在阴离子交换膜与催化剂界面，而是“飘走”后淤积在气体扩散层背面或气体流道之中。这一关键发现不仅揭示了盐析的真实路径，也为后续的研究工作打下了重要基础。
与此同时，团队还对阴离子交换膜进行了细致筛选，采用商业化银催化剂排除其他变量，并通过定量实验，测定出了钾离子在膜电解槽中的“越界速率”——平均每小时穿透量约为10微摩尔。
在确认机理后，团队首先尝试了传统的水蒸气湿润解决思路，而郝少云真正提出使用挥发性酸的设想，是在一次与导师汪淏田的深夜讨论中：“KHCO?是弱碱性盐，遇酸就分解。如果让挥发性弱酸随CO?一起进入阴极，不就能解决成盐的问题了？”设想确立后，团队火速展开实验。他们尝试向电解槽引入盐酸、硝酸、甲酸等低浓度挥发性酸雾——既避免对催化剂造成腐蚀，又可以在阴极区域与钾盐反应，生成易溶的氯化钾或硝酸钾。
实验结果远超预期。“电解槽不仅运行稳定，气体流道更是通畅无阻。”郝少云说，“尤其是在接近工业应用的100cm2电解槽实验中，系统最长的连续运行时间从原来的80小时跃升至2000小时。”
MEA电解槽
?
当被问及“一个简单的化学常识‘酸碱中和反应’如何成为研究突破口时”，郝少云谈到了两种朴素却重要的科研品质——问题意识与专注力。“在做科研的过程中，首先要意识到要解决的问题是一个真正重要的问题。”他说，“CO?RR过程中的‘盐阻’问题，一直是电化学领域研究的痛点。一开始我也没有把握一定能解决这个问题，甚至有些抵触心理。但是，做科研需要调整好心态，静下心来拆解问题，把自己学过的知识一步步应用到具体的问题中。”
正是这种脚踏实地的态度，让他从一次次系统剖析中，看见了问题的本质，也找到了真正有效的解法。而这份对科研认知的背后，也蕴含着一段特别的成长经历。
郝少云等发表的Science论文图片
?
2 一个专科生的科研“逆袭”路
郝少云1990年出生于河北石家庄一个普通的农村家庭。高中时因为贪玩，学业一度荒废，最终他仅带着一纸专科录取通知书走进华北理工大学迁安学院。
“大专学的是金属矿开采。那会儿听说矿业挣得多，想着学这个也许能早点工作赚钱，给家里减轻点负担。”回忆起当初的选择，郝少云语气平静。这是一个出身于农村的孩子对生活最朴实的回应。
2013年专科毕业后，他顺理成章进入一家矿业集团，干起了“专业对口”的工作。每天戴着安全帽穿梭在矿山之间，看图纸、盯设备是他的日常，工资还算不错，生活按部就班。
然而，仅过了一年，他就递上了一封辞职信。“我不喜欢这份工作。”他说，“这不是我真正想追求的方向，我想做一些更有挑战性的事情。”
于是，24岁那年，郝少云做出了一项大胆的决定——考研，从金属矿开采跨考油气储运专业，目标直奔国内能源领域的重点院校中国石油大学。而这条路，注定不会是坦途。
按照规定，大专生考研须毕业满两年。辞职后，郝少云租了间出租屋，开始了紧张的备考生活。白天，他刷网课学习数学、英语和专业课，晚上啃教材、做题库，用纸笔与自己较劲。
半年后，初试成绩公布，当看到340多分的那一刻，他一度以为，自己快要“熬出来了”。然而，在参加研究生复试时，现实很快给了郝少云一记“痛击”——他落榜了，专科生的身份如同一面“隐形壁垒”，横亘在他的求学路上。
“当时，这件事对我打击很大，整个人情绪非常低落、自信心严重受挫。”就在他快要放弃时，女朋友的一句话为他指明了新的方向：“既然这条路暂时走不通，不如试试我学的化工专业。”
考虑到化工也属于自己感兴趣的方向，几天后，郝少云便联系了华北理工大学校本部化工学院的教授崔广华。电话那头，崔广华问他：“做科研不是一件容易的事。你能吃苦吗？你能抗压吗？”
“我可以。”郝少云回答得很坚定，“虽然我是大专生，但我愿意一步一步往上走。”
于是，2015年金秋，顺利通过复试的他，正式以华北理工大学硕士研究生的身份，开启了金属有机骨架材料（MOF）领域的研究。
在崔广华的指导下，郝少云学到了许多专业知识，锻炼了独立解决问题的能力，渐渐积累了对自身能力的自信。
因此，临近研究生毕业时，面对继续深造还是投身工业界的选择题，他毫不犹豫地选择了后者。“我来自农村，虽然工作过一年多，但还是想再去外面看一看。”他说。
然而，命运似乎对这个务实的年轻人另有安排。一些老师劝说他：“你合成了多种MOF材料，做科研是有潜力的，为什么不试着读个博士？”就连了解他的女朋友也劝说：“你不是个圆滑处世的人，不如考虑继续走学术这条路，或许更适合你。”
最终，在多方鼓励下，郝少云抱着“尝试一下”的心态，开始申请读博。
当时，作为一个饱受冬季雾霾困扰的北方人，他希望通过科研找到改善空气质量的路径。在查阅各大高校资料时，他注意到浙江大学化学工程与生物工程学院教授张兴旺长期专注于电催化研究，与自己的兴趣高度契合。
鼓起勇气，郝少云拨通了张兴旺的电话，简单介绍了自己的背景。而张兴旺在看过他的简历后，说了一句“非常欢迎你报考”。彼时，这句简短却真诚的答复，对郝少云来说如同一针“强心剂”，让他更加坚定了读博的决心。
郝少云（左）与博导张兴旺
?
随后，他报名参加了浙江大学的博士生面试。然而，过程并不轻松。面对多位老师的提问，他再次被追问第一学历的问题：“你是大专出身，凭什么认为自己能胜过985、211的学生？”
郝少云坦诚地讲述了自己的求学经历：“我的起点和天赋或许不如出身名校的同龄人。但我相信，当一个人设定一个目标，并为之持续努力坚持下去，就有可能获得成功。这本身就是一种‘天赋’。”
当天下午，面试结果公布：郝少云被录取了。“那是我最开心的一天。”他说，“作为一个大专生，我终于有机会和那些优秀的人并肩学习。”
读博期间，他将全部心力投入到水分解电解槽的研究中，相继发表了多篇论文，其博士毕业论文也被评为浙江大学2022年度优秀博士学位论文。毕业之际，当又一次站在人生的十字路口，他再次想要选择去工业界。
然而，在求职过程中，他又一次遭遇了第一学历的“隐形壁垒”。当多次投递、屡屡碰壁后，他开始重新思考：也许，科研才是自己真正的归途。这一次，他不再犹豫，转身继续攀登。
在寻找博士后岗位期间，一篇介绍美国莱斯大学汪淏田课题组的公众号推文，引起了郝少云的注意。
“当时，我特别关注电解水和CO?还原方向的前沿应用，汪老师课题组在这方面非常出名。他们设计的固态电解质电解槽在双氧水生产中有广泛应用，并且在CO?还原制取液体产物方面，非常具有应用前景。”他说，“这些研究是很多课题组所不具备的，非常吸引我。”
于是，他主动联系汪淏田，简单介绍了自己的研究背景。“汪老师从未提及我的第一学历，而是安排了一场线上汇报，让我接受课题组的综合评估。”
两周后，期待已久的回复如约而至：“你可以来我们这边。”就这样，2022年4月，郝少云踏上了赴美开展博士后研究的旅程。
至此，这个曾经的大专生完成了他科研生涯的“逆袭”。
郝少云
3 “在路上”
回望来时路，虽然跌宕起伏，但是郝少云始终认为自己是幸运的。
“我遇到的导师都非常好。正是在他们的包容、鼓励和支持下，我才有机会一步步前行。”他说。
谈及博导张兴旺，郝少云满脸笑意：“张老师是一位敢于放手让学生追逐自己科研兴趣的导师。只要符合课题组大方向，他都会支持我们自由探索。”
在传统的师生关系中，大多数博士生会服从导师，但郝少云与张兴旺的相处模式常常是“剑拔弩张”。
“记得有一次，我和张老师讨论电解水催化剂稳定性机理时，争得特别激烈。我坚持晶格氧化的观点，但是导师主张缺陷主导理论。”他回忆说，“那段时间，每次从张老师办公室出来，我都是面红耳赤的，特别吓人。”但令人惊讶的是，这种学术争执从不影响师生情谊。“上午吵完，下午楼道遇见导师照样打招呼。”
正是张兴旺这种既给予学生自由探索，又磨砺其思想锋芒的培养方式，反而让吵得“最凶”的课题结出了最丰硕的“果实”。
而这种“争中有信任、辩中有成长”的相处模式，也延续到了他博士后研究初期。只是，这次的“冲突”根源变了。
“初入课题组时，我的英文不太好，很多时候听不懂对方说什么，也表达不清楚自己的想法。这就导致我和导师之间有较多争执，其实并不是学术理念的分歧，而是表达的偏差。”他说。
而随着时间推移，交流渐渐顺畅，他也开始对汪淏田有了新的认识。
“汪老师不做实验很多年了，但在每周雷打不动的两次组会上，每当组员汇报完实验数据，他总能精准地指出背后的多个可能机制，而且事后验证都对。”郝少云说，“他的洞察力让人折服。而且，每当我提出新的想法，汪老师总会鼓励我说‘这个想法很好，你应该去做，去尝试’。慢慢地，我就不再争论了，更愿意平心静气地去学习和接受。”
汪淏田（左）与郝少云
?
在这样尊重表达又充满激励的环境中，课题组也形成了一种独特的氛围。这里没有打卡，没有强制压力，大家都有自己的科研节奏。有人朝九晚五，也有人工作到凌晨三点。但无论节奏如何，驱动大家向前的原动力，始终是对科研的热爱。
如今，郝少云已走过三年博士后生涯。谈及未来，他表示：“我最大的目标，就是尽我所能，将CO?还原技术真正推向工业化应用，响应人类的减碳政策，而不仅仅停留在论文阶段。”
他很清楚，这条路并不轻松，推动工程技术落地需要更多时间和耐心，甚至科研成果让渡。“这是我真正想做的事。读博时，我可能确实有些功利心，想着多发论文。但当我达成一些目标后，真正有机会迈向更高的平台，实现更深的愿景。”
而这份信念，早在读研时，他就呈现于微信签名——“在路上”。“我希望自己始终行进在科研路上，偶尔看看沿途风景无妨，但永远不要停下来。”相关论文信息：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr3834
*文中图片均由受访者提供
特别声明：本文转载仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用，须保留本网站注明的“来源”，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，请与我们接洽。
