新能源汽車技術發展一日千里,更低碳、更環保的氫燃料電池成為新的能源利用方向。
氫化學能直接轉化為電能,催化劑是關鍵中的關鍵。
「沒有催化劑,就相當於計算機沒有晶片。」雲南貴金屬集團環境科技專項組技術負責人劉鋒博士從零開始,帶領團隊研發出國產氫燃料電池核心材料鉑碳催化劑,打破了國外技術壟斷,並使之產業化,不僅填補了國內這一領域的空白,也使我國氫能源燃料汽車產業的發展邁上一個新台階。
一個人開啟一項研究
從武漢科技大學畢業後,劉鋒進入昆明貴金屬研究所攻讀碩士研究生,在這裡接觸到許多老一輩的專家,「他們的專業素質非常高,對科學的孜孜追求讓我很受益。」劉鋒決心走上科研道路。劉鋒碩士畢業後又進入廈門大學攻讀博士學位,進一步深造後回到昆明。
2012年12月,劉鋒入職的時候,新能源開發被提上日程。他看到了機遇,於是提出新能源氫燃料電池催化劑研究項目,「當時國際上已經有氫燃料汽車上市售賣,但此項技術在國內起步較晚,一些公司在做小規模開發,但是投入較少,發展緩慢。」
「氫燃料電池是把氫氣的化學能通過催化劑轉化為電能。氫氣的產物是水,有了水,就能提取氫。但是化學能轉化為電能,催化劑很關鍵,我要做的就是尋找合適的催化劑,這是我一直以來學習的專業,也是我們企業的專長,這個項目,我們有先天資源優勢。」
但是對於這個研究,劉鋒乃至雲南貴金屬集團都是從零起步。在項目成立之初,集團領導告訴他,這個項目沒有人做過,沒有經驗可以借鑑。
「要有坐冷板凳的心理準備。」劉鋒抱定決心,潛心研究。「一個方案一個方案去論證,一個元素一個元素去對比。」從準備實驗用的燒杯,到確定方案,再到著手實驗,劉鋒成了「孤獨的鬥士」。
劉鋒鑽研了整整一年,每一個進步,他高興得晚上睡覺都會笑醒。「我感覺做科研和人生一樣,都是有起有伏,進入低潮期時做什麼都不順,但越是這個時候就越要沉住氣。」反覆實驗之後,劉鋒最終確定了鉑碳催化劑的核心製備工藝,並通過反覆的實驗獲得了最佳的優化條件。
雲南省貴金屬新材料控股集團有限公司。
2018年11月,雲南貴金屬集團建成氫燃料電池鉑碳催化劑生產線,這一研究項目進入市場化階段。
個人成就的背後是國家
從2012年至今,劉鋒在鑽研項目的過程中,深切體會到了國家的發展對個人的影響。
「若將鉑碳催化劑放大30萬倍,就能看到鉑粒子像芝麻一樣分布在碳顆粒的表面,分布是否均勻、粒徑大小是否達標,是鉑碳催化劑兩個微觀形貌指標。」這兩個指標只能通過高分辨電子透射顯微鏡來觀察,2012年,劉鋒開始研究時,全省只有雲南大學有一台高分辨電子透射顯微鏡。
劉鋒只能帶著樣品去雲南大學做檢測,但這裡經常要排隊,劉鋒就把樣品寄送到廈門、武漢等地的高校去檢測。「出結果少的話15天,多的話要一個月,對實驗周期影響很大。」
這幾年,國家在科研經費的投入上逐年加大,有了國家、省市各級的科研經費支撐,劉鋒建起了研究團隊,2017年,雲南貴金屬集團也購入了一台高分辨電子透射顯微鏡,「我從這樣一個小的細節體會到國家對新能源的重視。」
2018年,鉑碳催化劑進入市場推廣,和國外至少已經面世4年的成熟產品競爭。「去年夏天,我們有個客戶從江蘇過來,想驗證催化劑的性能到底如何。我們帶著設備去轎子雪山,驗證海拔、氧氣濃度和溫度的影響。」劉鋒記得,實驗從下午6點多一直持續到第二天凌晨1點多,所有人又冷又餓挨到下山,所幸實驗效果特別好,產品得到客戶認可。
這一客戶現在已成為雲南貴金屬集團鉑碳催化劑的主要客戶,「一輛車催化劑的使用量僅為七八十克,他們的採購量達到公斤級。」劉鋒說,「今年8月份實現單筆訂單銷售突破一公斤,算是鉑碳催化劑產業化的一個標誌。」
這一突破不僅是劉鋒研究項目的突破,還是雲南貴金屬集團氫燃料電池催化劑研究的突破,更是我國新能源汽車發展的一個里程碑。
「目前中國90%的市場份額被日本和英國的兩家企業壟斷,我們是國產化產品的第一家,客戶反饋來的信息顯示,我們產品的性能已經超過了國外產品。」劉鋒預估,到今年12月份,鉑碳催化劑的銷量有大提升,2019年,已成為氫燃料電池催化劑國產化元年。
項目成功了,劉鋒很興奮,「作為一個科研人員,開發一種產品並應用,在國家層面實現產品從無到有,並能與國外產品競爭,這是對自我價值的認可。」現在,劉鋒正在對鉑碳催化劑第二代產品的研發生產做準備。
他深知,自己的成功離不開國家的發展。「我幸運地抓住了國家發展新能源的機遇,國家的各項政策和經費支持給了我一個施展的空間,如果沒有這些,哪怕我把冷板凳坐穿,都不會有結果。」
文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-mo/rUf_pW0BMH2_cNUgIxrg.html