科研人員在測(cè)試電解水制氫性能。
科研人員正在配置試劑樣品,。
科研人員正在測(cè)試自制膜材料的強(qiáng)度。
科研人員在制備固態(tài)儲(chǔ)氫材料,。
氫能來(lái)源豐富,、綠色低碳,，正逐步成為全球能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要載體之一,。我省風(fēng)光資源豐富,，可再生能源裝機(jī)量位居全國(guó)前列，在清潔低碳的氫能供給上具有巨大潛力,。
當(dāng)氫能成為能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵詞,，如何將我省資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為發(fā)展優(yōu)勢(shì)?近年來(lái)，中北大學(xué)“高效儲(chǔ)制氫技術(shù)與應(yīng)用山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”(以下簡(jiǎn)稱實(shí)驗(yàn)室)科研人員進(jìn)行了一系列卓有成效的探索,。他們以氫能高效制儲(chǔ)為突破口,，加快氫能創(chuàng)新體系建設(shè),，強(qiáng)化全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)攻關(guān),，以科研之力助力氫能產(chǎn)業(yè)“氫裝”上陣,。
日前，記者走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,，了解他們?cè)谥茪?、?chǔ)氫以及產(chǎn)業(yè)實(shí)踐方面的探索和成就。
持續(xù)攻關(guān)
探尋綠氫制儲(chǔ)最優(yōu)解
3月5日,，實(shí)驗(yàn)室內(nèi),，排列有序的儀器不停運(yùn)轉(zhuǎn)，一臺(tái)電解水制氫裝置正發(fā)出輕微的“滋滋”聲,，水中持續(xù)冒出小氣泡,。
這一幕看似簡(jiǎn)單，卻是實(shí)踐中制氫環(huán)節(jié)的核心場(chǎng)景之一,。田真副教授介紹：“電解水制氫是在電流的作用下,，通過(guò)電化學(xué)過(guò)程將水分子分解為氫氣和氧氣，分別在陰,、陽(yáng)極析出,。這是綠氫生產(chǎn)的重要路徑。但如何實(shí)現(xiàn)低成本,、規(guī)?；茪洌瑫r(shí)解決儲(chǔ)運(yùn)問(wèn)題,，是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難題,。”
針對(duì)產(chǎn)業(yè)需求,，科研人員錨定制氫技術(shù)降本和安全高效儲(chǔ)運(yùn)兩大方向發(fā)力,。
在削減制氫成本上，實(shí)驗(yàn)室引入新研發(fā)的高效催化劑,，顯著提升了電解水制氫關(guān)鍵部件——膜電極的工作效率,。通過(guò)對(duì)材料和工藝的精心雕琢，膜材料及器件的穩(wěn)定性與耐久性大幅增強(qiáng),?！拔覀兺ㄟ^(guò)技術(shù)手段持續(xù)提升膜的導(dǎo)電率，以達(dá)到商業(yè)用膜的標(biāo)準(zhǔn),。目前項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已擁有多項(xiàng)專利,，并聯(lián)合企業(yè)入駐了‘晉創(chuàng)谷’，所研發(fā)膜材料的性能指標(biāo)在行業(yè)內(nèi)同類產(chǎn)品中處于領(lǐng)先水平,?！蓖醭淌谡f(shuō)。
“氫氣易燃易爆，密度極小,，液化臨界溫度亦低,，成為橫亙?cè)跉錃鈨?chǔ)存與運(yùn)輸環(huán)節(jié)的難題?！眲㈤L(zhǎng)城副教授說(shuō),，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了系列固態(tài)材料來(lái)實(shí)現(xiàn)氫氣儲(chǔ)存。在此過(guò)程中,，儲(chǔ)氫材料宛如一個(gè)“充電寶”,，不僅能夠蓄存富余能量，還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸運(yùn),，并在需要時(shí)高效可控釋放能量,。不過(guò)，活潑且豐盈的氫氣若要轉(zhuǎn)變?yōu)楸阌跀y帶的“充電寶”,，還需經(jīng)歷一次形態(tài)上的關(guān)鍵轉(zhuǎn)換,。
經(jīng)過(guò)多次攻關(guān)，目前實(shí)驗(yàn)室已成功開(kāi)發(fā)出高活性鎂基儲(chǔ)氫材料助力氫氣儲(chǔ)存,，制備工藝流程短,、成本低，能夠適配不同應(yīng)用場(chǎng)景,。
“團(tuán)隊(duì)已具備固態(tài)儲(chǔ)氫材料噸級(jí)/年的規(guī)?；慨a(chǎn)能力，形成了從材料設(shè)計(jì)制備到系統(tǒng)集成優(yōu)化的一系列專利技術(shù)成果,，并成功應(yīng)用于百瓦級(jí)至千瓦級(jí)燃料電池系統(tǒng),，目前已在應(yīng)急電源、無(wú)人機(jī)等場(chǎng)景展開(kāi)產(chǎn)品設(shè)計(jì),，可顯著提升系統(tǒng)的儲(chǔ)氫密度,、安全性與便攜性?！表?xiàng)目負(fù)責(zé)人張釗副教授說(shuō),，氫氣高效固態(tài)儲(chǔ)存和低溫可控釋放，為氫能產(chǎn)業(yè)的落地應(yīng)用開(kāi)辟了新路徑,。
搶占風(fēng)口
立足科研平臺(tái)練“氫功”
實(shí)驗(yàn)室里一次次技術(shù)上的突破與革新,，為山西氫能產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)鏈之路不斷夯實(shí)基礎(chǔ)，提供源源不斷的智力支撐,。
近五年,，中北大學(xué)氫能研發(fā)團(tuán)隊(duì)勇挑重?fù)?dān)，承擔(dān)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等各類科研項(xiàng)目超40項(xiàng),。在成果轉(zhuǎn)化方面成績(jī)斐然,，申請(qǐng)發(fā)明專利50余項(xiàng),，實(shí)現(xiàn)科研成果產(chǎn)業(yè)化落地及專利轉(zhuǎn)化10余項(xiàng)。去年,，實(shí)驗(yàn)室再度發(fā)力,，一舉攻克200千瓦級(jí)氫電混合動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，持續(xù)推動(dòng)技術(shù)迭代升級(jí)……
實(shí)驗(yàn)室主任郭麗表示：“團(tuán)隊(duì)能取得今日的成就,，緣于我省良好的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境、豐厚的產(chǎn)業(yè)實(shí)踐,、學(xué)校集群式科研平臺(tái)及穩(wěn)定的研究團(tuán)隊(duì),。”
能源革命進(jìn)程中,，我省穩(wěn)步推進(jìn)氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,。鵬飛集團(tuán)建立了氫能供應(yīng)、車載儲(chǔ)氫,、燃料電池系統(tǒng),、加氫綜合站等氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈，晉南鋼鐵構(gòu)建了“制,、儲(chǔ),、運(yùn)、加,、用”全鏈條氫能生態(tài)體系……氫能產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域豐富的場(chǎng)景和實(shí)踐中的難題,，為展開(kāi)科學(xué)研究提供了廣闊的空間。目前,，中北大學(xué)在氫能技術(shù)領(lǐng)域已形成“材料研發(fā)—裝備設(shè)計(jì)—系統(tǒng)集成”的全產(chǎn)業(yè)鏈研究能力,。
秉持人才是第一資源的理念，中北大學(xué)加快布局氫能學(xué)科群,，搶占產(chǎn)業(yè)發(fā)展“風(fēng)口”,，搭建平臺(tái)練“氫功”。面向國(guó)家重大需求和山西產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的迫切需求,，該校積極開(kāi)展前瞻性,、系統(tǒng)性基礎(chǔ)應(yīng)用研究，先后建立“高效儲(chǔ)制氫技術(shù)與應(yīng)用山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”“氫能炭基電極材料山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”“山西省高純氫制備工程研究中心”“山西省氫能與燃料電池聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”等研究平臺(tái),，研究方向涵蓋電解水制氫,、氫氣純化、固態(tài)儲(chǔ)氫,、氫燃料電池和氫氣安全等領(lǐng)域,。
緊扣國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略需求，中北大學(xué)專門新設(shè)新能源科學(xué)與工程和新能源材料與器件兩個(gè)專業(yè),。學(xué)校依托我省唯一的動(dòng)力工程及工程熱物理一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn),，構(gòu)建起本碩博貫通培養(yǎng)體系,，為能源領(lǐng)域輸送急需人才。如今,，學(xué)校已形成相對(duì)完整的雁陣型人才培養(yǎng),、科研和教學(xué)體系，隊(duì)伍結(jié)構(gòu)合理,、穩(wěn)定,，并在長(zhǎng)期合作基礎(chǔ)上圍繞主要研究方向形成若干活躍的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，為服務(wù)國(guó)家能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略提供了強(qiáng)有力的人才支撐和智力保障,。
校企合作
激發(fā)氫能產(chǎn)業(yè)新變革
實(shí)驗(yàn)室的科研工作者,，主要來(lái)自中北大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院。近年來(lái),，該學(xué)院將產(chǎn)學(xué)研合作及成果轉(zhuǎn)化視為關(guān)鍵發(fā)展路徑,，鼓勵(lì)科研人員主動(dòng)出擊，與企業(yè)攜手開(kāi)展協(xié)同創(chuàng)新,，大力推進(jìn)實(shí)驗(yàn)成果轉(zhuǎn)化工作,，助推能源產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
去年,，學(xué)院先后與山西文龍中美環(huán)能科技股份有限公司,、山西開(kāi)源益通礦業(yè)設(shè)備制造有限公司、山西金宇科林科技有限公司,、山西成城科技有限公司等企業(yè)建立了合作關(guān)系,，進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)品研發(fā)。多人入選山西省科技副總項(xiàng)目,，助力企業(yè)科技創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā),。科研團(tuán)隊(duì)與開(kāi)封國(guó)信新材料有限公司深度合作,，共同致力于高性能硅碳負(fù)極材料的研發(fā),。在雙方的不懈努力下，該項(xiàng)目現(xiàn)已順利通過(guò)中試階段,，成功邁向規(guī)?；a(chǎn)階段，為能源領(lǐng)域帶來(lái)新的突破與變革,。
“氫能安全貫穿制,、儲(chǔ)、運(yùn),、用全產(chǎn)業(yè)鏈條,，風(fēng)險(xiǎn)隱蔽性強(qiáng)，事故連鎖反應(yīng)快,。當(dāng)下,，我國(guó)已建成加氫站超400座,，安全技術(shù)升級(jí)迫在眉睫?！秉S鵲副教授的話語(yǔ)中滿是緊迫感,，她表示，“氫能發(fā)展,，安全必須先行,，如今正從被動(dòng)處置邁向主動(dòng)防御?！贬槍?duì)行業(yè)痛點(diǎn),，該團(tuán)隊(duì)從危險(xiǎn)源辨識(shí)、可燃混合氣體燃爆機(jī)理分析,、氣體實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)等角度攻關(guān)，打造出“監(jiān)測(cè)—阻斷—應(yīng)急”三位一體的安全技術(shù)矩陣,，致力于全鏈條破解氫能安全難題,。
中北大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院黨委書記胡向明表示：“如今氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展條件逐步成熟，產(chǎn)業(yè)在核心技術(shù)體系建設(shè),、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)以及降低成本方面已取得不少突破,。我們將以打造國(guó)家級(jí)氫能技術(shù)創(chuàng)新高地為目標(biāo)，不斷加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和示范應(yīng)用,，與產(chǎn)業(yè)各界攜手并進(jìn),，一起迎接氫能規(guī)模化應(yīng)用大時(shí)代的到來(lái),?！北緳趫D片：王若涵攝（記者姚毅）
編輯：周大為
