鴻基創(chuàng)能展區(qū)里展示的催化劑涂層質(zhì)子膜、膜電極和燃料電池催化劑。

本欄攝影：南方日?qǐng)?bào)記者  張冠軍

廣州大學(xué)黃埔氫能源創(chuàng)新中心內(nèi)，一塊黑色塑料片占據(jù)展臺(tái)“C位”——薄如蟬翼，透著微光，兩側(cè)各有三個(gè)方形孔，仿若電影膠片?！斑@就是膜電極！”加拿大國(guó)家工程院院士、廣州大學(xué)教授葉思宇非常自豪。

膜電極看似單薄，實(shí)則是氫氣轉(zhuǎn)化為電和水、變?yōu)椤澳芰俊钡闹匾獔?chǎng)所，因此又被稱(chēng)為氫燃料電池的“芯片”。6年前，葉思宇從加拿大回國(guó)，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)我國(guó)氫燃料電池膜電極技術(shù)難題，率先在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了膜電極大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。

“我們通過(guò)源頭創(chuàng)新和技術(shù)突破，發(fā)展出新質(zhì)生產(chǎn)力?！比~思宇說(shuō)，如今搭載著“廣州牌”膜電極的氫燃料電池被廣泛應(yīng)用在公交車(chē)、重型卡車(chē)等交通工具上，助力節(jié)能減排，也推動(dòng)我國(guó)氫能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

國(guó)產(chǎn)膜電極來(lái)了

像加油一樣，給汽車(chē)加5分鐘氫氣，就能續(xù)航1000公里，還能“低碳排放”——這樣的出行場(chǎng)景，在廣東部分地區(qū)的公共交通和貨物運(yùn)輸領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。這背后，將氫氣轉(zhuǎn)化成氫能、促使車(chē)輛“跑起來(lái)”的關(guān)鍵，正在于氫燃料電池中的膜電極。

“膜電極是氫燃料電池中最為核心的零部件?！比~思宇說(shuō)，此前我國(guó)膜電極長(zhǎng)期依賴(lài)外國(guó)進(jìn)口，制約了燃料電池及氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。唯有將膜電極技術(shù)自主化、產(chǎn)業(yè)化，才能打破國(guó)外廠(chǎng)商的技術(shù)壟斷，筑牢我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展基本盤(pán)。

2018年，電化學(xué)專(zhuān)業(yè)出身的氫能專(zhuān)家葉思宇看到國(guó)內(nèi)對(duì)氫能人才的需求，選擇從加拿大回到故土，加入鴻基創(chuàng)能科技（廣州）有限公司（下稱(chēng)“鴻基創(chuàng)能”），致力于攻堅(jiān)膜電極技術(shù)難題。

看上去“薄薄一片”的膜電極，其實(shí)由十幾種基礎(chǔ)材料構(gòu)成，能夠防止氫氣、氧氣“互竄”，形成穩(wěn)定的化學(xué)反應(yīng)場(chǎng)所。這些材料中，鉑金是最為重要的催化劑。

“多用鉑金，可以提升膜電極的性能和壽命，但價(jià)格昂貴?！比~思宇說(shuō)，而膜電極要真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，必須在提升性能和壽命的同時(shí)降低成本，“難就難在這里”。

為此，葉思宇帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)時(shí)間“窩”在實(shí)驗(yàn)室攻關(guān)，最終自主研發(fā)出了CCM陰陽(yáng)極雙面直涂技術(shù)、膜電極一體化成型技術(shù)、膜電極自動(dòng)化快速封裝技術(shù)等。

經(jīng)過(guò)優(yōu)化核心原材料組合和生產(chǎn)工藝，他們成功將膜電極每平方厘米的鉑金載量由0.7毫克降低至0.25毫克，成本降低約20%至40%，同時(shí)性能提升，壽命可達(dá)2萬(wàn)小時(shí)以上。

因成本低、性能高，該膜電極被廣東省高新技術(shù)企業(yè)協(xié)會(huì)評(píng)選為省級(jí)名優(yōu)高新技術(shù)產(chǎn)品。葉思宇團(tuán)隊(duì)所在的鴻基創(chuàng)能也得到了“官方認(rèn)證”，掛牌“廣東省氫能與燃料電池工程技術(shù)研究中心”。

年產(chǎn)量翻了100倍

技術(shù)要從實(shí)驗(yàn)室走向生產(chǎn)線(xiàn)，才能真正有“生命力”。廣東完善的產(chǎn)業(yè)鏈，成為國(guó)產(chǎn)膜電極飛入百姓家的“加速器”。

“在省內(nèi)，基本能夠找齊我們想要的東西。”葉思宇說(shuō)，廣東產(chǎn)業(yè)鏈完備，具有良好的創(chuàng)新合作土壤。燃料電池生產(chǎn)商提供需求信息，模具和設(shè)備也都有企業(yè)配合提供。在上中下游產(chǎn)業(yè)鏈充分協(xié)作下，質(zhì)量可控、價(jià)格適宜的膜電極產(chǎn)品得以高效生產(chǎn)。

2020年，鴻基創(chuàng)能膜電極的年產(chǎn)量為10萬(wàn)片，2021年達(dá)到100萬(wàn)片，如今已“飆升”至1000萬(wàn)片，良品率等指標(biāo)位居全國(guó)前列，對(duì)標(biāo)國(guó)際一流水平。

葉思宇介紹，“廣州牌”膜電極的產(chǎn)業(yè)化不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的空白，還正在成為國(guó)內(nèi)外燃料電池廠(chǎng)商“低成本、高性能”膜電極的主要供應(yīng)渠道，在全球范圍內(nèi)都具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力?！斑@就是新質(zhì)生產(chǎn)力的具體體現(xiàn)?！彼f(shuō)。

在廣東，之所以能快速將科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為新質(zhì)生產(chǎn)力，離不開(kāi)政策支持和人才保障。

作為制造業(yè)大省，廣東始終前瞻性布局未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，接連出臺(tái)《廣州市能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》《廣東省推動(dòng)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》等相關(guān)政策，支持領(lǐng)軍企業(yè)聯(lián)合行業(yè)上下游、產(chǎn)學(xué)研力量，組建“創(chuàng)新聯(lián)合體”。

2020年，葉思宇進(jìn)入廣州大學(xué)任教，并在政府和校方支持下，在鴻基創(chuàng)能掛牌廣州大學(xué)黃埔氫能源創(chuàng)新中心，面向產(chǎn)業(yè)需求，讓廣州大學(xué)的師生參與氫能研發(fā)一線(xiàn)工作，聯(lián)合培養(yǎng)高級(jí)研發(fā)人才。葉思宇表示，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合有助于培養(yǎng)學(xué)生產(chǎn)業(yè)化導(dǎo)向的研究能力，儲(chǔ)備氫能人才，這是未來(lái)能夠推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根基所在。

前陣子，有企業(yè)看到校企合作成果，主動(dòng)找葉思宇，期望能與鴻基創(chuàng)能及廣州大學(xué)合作。

葉思宇認(rèn)為，團(tuán)隊(duì)人才力量不斷得到充實(shí)，得益于廣東人才引進(jìn)政策的保障，科研人員能實(shí)實(shí)在在享受到福利，減輕工作、生活壓力，“大家都愿意留在廣東干事創(chuàng)業(yè)！”

解鎖“氫能源”汽車(chē)時(shí)代

2022年，氫能被我國(guó)列入未來(lái)國(guó)家能源體系的重要組成部分。它的特點(diǎn)在于清潔、低碳，可以推動(dòng)我國(guó)交通、工業(yè)等用能終端和高耗能、高排放行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型。

中國(guó)氫能聯(lián)盟預(yù)測(cè)，2020年至2025年，中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)1萬(wàn)億元，2026年至2035年產(chǎn)值將達(dá)到5萬(wàn)億元。其中，小型乘用車(chē)領(lǐng)域的氫燃料電池汽車(chē)將是氫能的主要市場(chǎng)應(yīng)用形式之一。

在鋰電池電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)普遍鋪開(kāi)的情況下，為什么還要發(fā)展氫能源汽車(chē)？

“相比燃油、鋰電池車(chē)，氫能源汽車(chē)具有續(xù)航里程更長(zhǎng)、充能速度更快等優(yōu)勢(shì)。”葉思宇說(shuō)，例如，加氫5分鐘，就能續(xù)航1000公里。而在他的設(shè)想中，未來(lái)乘用車(chē)不僅是交通工具，還會(huì)變成一個(gè)人工智能的集合體?！按髷?shù)據(jù)非常依賴(lài)能源，光靠鋰電池很難滿(mǎn)足大量的能源需求?！彼硎荆钶d鋰電池和燃料電池的混動(dòng)汽車(chē)，同樣會(huì)是發(fā)展方向之一。

政策為氫能源汽車(chē)“鋪路”。不久前，廣東省發(fā)改委印發(fā)《廣東省廣湛氫能高速示范項(xiàng)目實(shí)施方案》，明確要在廣湛高速沿線(xiàn)啟動(dòng)首批加氫站建設(shè)，今年年底前，初步形成廣湛高速沿線(xiàn)與珠三角地區(qū)氫能冷鏈物流網(wǎng)絡(luò)，保障氫燃料電池汽車(chē)的運(yùn)行和推廣。

這是全國(guó)首份省級(jí)氫能高速實(shí)施方案，為推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供支撐。

此前，廣東也加快氫氣制、儲(chǔ)、運(yùn)、加等環(huán)節(jié)的布局，規(guī)劃在省內(nèi)建設(shè)超百座加氫站，推動(dòng)氫能車(chē)輛示范項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)等，持續(xù)保障氫燃料電池的市場(chǎng)化推廣。

持續(xù)的政策利好來(lái)臨，葉思宇對(duì)未來(lái)充滿(mǎn)希望。他打算加快膜電極產(chǎn)品更新迭代，解鎖氫燃料電池在氫能船舶、備用電源、軌道交通等新的應(yīng)用場(chǎng)景，服務(wù)廣東發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，見(jiàn)證粵港澳大灣區(qū)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新高地的崛起。

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