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盯著“制氫”走下去

   2023-09-18 中國科學報

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核心提示:龐勝利(左二)團隊正在做實驗。 受訪者供圖脫硫系統、重整和轉化系統、提純和壓縮儲存系統,三大模塊運行正常,達到指標要求。日

龐勝利(左二)團隊正在做實驗。 受訪者供圖

“脫硫系統、重整和轉化系統、提純和壓縮儲存系統,三大模塊運行正常,達到指標要求。”日前,一款小型分布式制氫裝置原型機由江蘇大學研發成功。研發負責人、江蘇大學新材料研究院副研究員龐勝利介紹,該裝置轉化為產品后就像個移動的集裝箱,哪里需要制氫,只要把原料管插上,一鍵啟動就可以生產純氫,實現氫氣的即產即用。

“小型分布式制氫技術有著很好的市場應用前景和價格競爭力。”這是龐勝利從合作企業那里獲得的信息。這幾年他一直在做一件事——企業需要什么技術,他就去做好相應的技術儲備。

無心插柳

固體氧化物燃料電池和制氫儲能科學技術,是龐勝利的研究方向。

3年前,一家企業找到他,委托開發高溫燃料電池電堆。項目第一筆到賬經費30萬元,龐勝利帶著團隊花了40多萬元、9個月時間達成了項目的技術目標。

為什么要自掏腰包多花錢?龐勝利說,“當時的心態就是要把事情做好,這樣才能有后續的合作和發展。”在企業辦公室,當龐勝利把9個月的具體花銷和成果拿出來時,負責人當即追加了第二筆150萬元的經費。

“要解決問題,飄著、浮著不行,腦子里要整天想著怎么設計、怎么優化,要穿著白大褂天天在實驗室耗著。只要堅持,結果慢慢就出來了。”歷時兩年多,在第一個合作項目順利結項的時候,基于信任,企業又向龐勝利拋出了橄欖枝——“能不能做分布式制氫?”

2022年3月23日,國家發展改革委、國家能源局聯合發布《氫能產業發展中長期規劃(2021—2035年)》,定義了氫能的戰略定位:氫能是未來國家能源體系的重要組成部分,是用能終端實現綠色低碳轉型的重要載體,氫能產業是戰略性新興產業和未來產業重點發展方向。

“一公斤氫氣35元左右,其中運輸成本就要8元到10元。”龐勝利通過調研了解到,盡管我國規模化制氫技術已經發展成熟,但是由于沒有成熟、可靠的氫氣運輸技術,存在成本高、運輸量少的問題,而且大小規模制氫技術有著不同的技術路線,不能簡單復制。因此,市場急需一種小型分布式制氫技術,實現氫氣的即產即用,為氫氣應用端提供價格低廉的氫氣。

“這雖然不是我的研究專長,但是我認為難度不大。”龐勝利之所以有足夠的信心解決這一問題,正是因為他知道小型分布式制氫技術最關鍵的是靠催化劑,而在前期研發高溫燃料電池電堆的時候,他們攻克的恰恰就是催化劑難題。

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從今年初接受任務到現在的這多半年時間里,龐勝利帶著博士生、碩士生重點做了催化劑開發、技術重整、裝置研發這3件事。

龐勝利解釋,小型制氫設備在常壓下運行,體積小,相對于規模化高壓運行的制氫催化劑,小型制氫催化劑要有更高的催化活性和工作穩定性。在一次次優化配方后,團隊開發的催化劑制氫活性是目前規模化制氫催化劑活性的3倍以上。

催化劑在實驗室完成,技術和裝置在企業完成。每周,龐勝利都要去企業兩三趟,和工程師一道完成原型機的組裝工作。

“和企業打交道,重點是要能實實在在滿足企業的需求。”龐勝利認為,企業對市場最為敏感,知道市場需要什么,也想嘗試各種新技術。作為高校工作者,要學會站在企業的角度考慮問題,真正走進企業看一看、聽一聽。

“其實企業的需求很多都是實實在在的,比如開發一個新產品、進一步了解產品的性能或者優化一個產品。很多高校老師覺得自己手里沒有現成的高科技產品,就沒法和企業對接,這其實是一個認知上的誤區。”龐勝利說。

一次講座中,一位清華大學的鋰電池領域知名專家談到對未來趨勢的判斷時說,“我從不判斷趨勢,企業需要什么技術,我就做什么,我就是為企業服務的。”對此,龐勝利深有感觸,正是在和企業的一次次合作中,他發現“幫企業做得越多,自己能做的就越多”。

多點開花

隨著氫能全產業鏈持續火熱,圍繞制氫這個主題,不斷有企業和龐勝利聯系,提出需求:氨分解制氫、沼氣制氫、甲醇重整制氫……他也在研發針對不同體系的系列催化劑,持續更新著相關工藝。

從高溫燃料電池到制氫的轉變,偶然之中存在必然。

這幾年,龐勝利比較忙碌,他形容自己左手在忙科研,右手在忙技術。本碩博均攻讀物理專業,專業的熏陶讓他養成了一種習慣,凡事往深里探索,不做曇花一現的事。

“出東西很慢。”他這么形容自己。曾經,他花了9年時間發表一篇論文,“問題一直沒想通,有空就安安靜靜地去思考”。

如今,龐勝利要求學生每年參加一次學術會議,并去企業待一段時間,不需要發多少篇文章,而是去做高端表征,“心無旁騖地用幾年時間學些真本事”。

2021級碩士研究生宋祎凡常跟著龐勝利走進企業。這兩年歷練下來,他感覺自己有了明顯的不同。

“更早地接觸企業,讓我能真正了解企業的想法,知道如何與企業溝通,如何放大測試。我相信這對我的就業會有很大幫助。”宋祎凡說。

暑假帶著孩子去山東威海游玩時,龐勝利在海邊用手機拍了無數張海平面的照片。海平面在風的作用下,會有波浪的起伏,“從能量角度看,它應該是一個能量場的波動。這個現象和我們正在研究的催化劑很多表面很像,我覺得這應該是一個新的認知過程”。

對于未來,龐勝利充滿期待。他想發現別人沒有發現的問題、報道別人沒有的觀點,“一提到這個方向就會有人想到你作過的貢獻。至于服務企業,如果能夠成功三五個,就很好”。



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