固態(tài)儲氫系統(tǒng)助力新能源發(fā)電

　　在歐洲的某個離岸島嶼上，沒有一個高壓電架，只有一套燃料電池及儲氫系統(tǒng)在安靜持續(xù)地運行，它在閑時利用島上的風(fēng)力或太陽能發(fā)電，電解水制氫后將氫氣儲存起來，當人們上島度假時再通過燃料電池將氫能轉(zhuǎn)化為電能供人們享用，整個過程清潔、安靜、可再生……而為這個發(fā)電儲能系統(tǒng)提供固態(tài)儲氫技術(shù)及材料支持的，正是來自廣東省稀有金屬研究所能源中心的孫泰博士及其團隊。

　　目前孫泰主要致力于固態(tài)儲氫領(lǐng)域的應(yīng)用研究及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究，已經(jīng)有多個商用產(chǎn)品。“將所學(xué)轉(zhuǎn)化為一件件具體的產(chǎn)品和技術(shù)并應(yīng)用到普羅大眾日常生活中，我覺得是一件很有價值的事情。”孫泰說道。

　　技術(shù)攻關(guān) 助儲氫合金生產(chǎn)企業(yè)進入日本市場

　　作為新廣州人，孫泰從在華南理工大學(xué)讀碩士開始，就開展儲氫技術(shù)的研究。博士畢業(yè)后，他來到了廣東省稀有金屬研究所繼續(xù)從事能源材料方面的研發(fā)工作，至今已有8年時間。

　　在研究所8年，孫泰博士及其同事已經(jīng)研制出不少相關(guān)儲氫產(chǎn)品。早在2013年，他們就成功開發(fā)了可分別應(yīng)用于低自放電電池和混合動力汽車使用的鎳氫電池負極儲氫合金批量生產(chǎn)工藝及配方，并與一家知名儲氫合金生產(chǎn)企業(yè)合作，成功進入日本松下電池供應(yīng)商體系。“松下的要求很嚴格，我們花了近兩年時間才進入該體系中。”孫泰介紹道，相比于稀土元素，鎂元素的熔點很低，僅六百多攝氏度，而含鎂合金在熔煉時溫度達上千攝氏度，在熔煉及熱處理時鎂元素就跑掉了，這樣做出來的鎂合金成分就很不穩(wěn)定，無法做到穩(wěn)定的批量生產(chǎn)。

　　經(jīng)過長時間的技術(shù)攻關(guān)，他們最終實現(xiàn)了含鎂儲氫合金的批量生產(chǎn)并獲得了相關(guān)的發(fā)明專利。這在當時，全國只有少數(shù)一兩家企業(yè)能夠做到。

　　不斷突破 研發(fā)燃料電池及儲氫系統(tǒng)遠銷歐洲

　　在鎳氫電池的合金技術(shù)研究上取得了領(lǐng)先優(yōu)勢后，孫泰的課題組又開展了配合燃料電池的固態(tài)儲氫技術(shù)攻關(guān)。研究所承接了國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（“863”計劃）的一個項目，跟華南理工大學(xué)的燃料電池團隊一起，開發(fā)集成的燃料電池及儲氫系統(tǒng)。記者在其實驗室看到了這個設(shè)計緊湊的42立方米的固態(tài)儲氫系統(tǒng)，僅比一個24英寸的行李箱大一點，卻能給3千瓦的燃料電池系統(tǒng)連續(xù)供電10個小時以上。據(jù)介紹，固態(tài)儲氫系統(tǒng)及燃料電池系統(tǒng)的關(guān)系，相當于油箱和發(fā)動機，但又遠比汽油發(fā)動機要清潔、安靜、高效。

　　“我們的固態(tài)儲氫系統(tǒng)已經(jīng)賣到了歐洲。”孫泰說，他們有一部分的產(chǎn)品制成儲氫系統(tǒng)后與燃料電池系統(tǒng)進行整合，成為能實現(xiàn)風(fēng)力（太陽能）發(fā)電－電解水制氫－氫氣存儲－燃料電池發(fā)電的集成電源系統(tǒng)，在歐洲的離岸島嶼作為分布式電源使用。“這些島嶼風(fēng)景優(yōu)美，但因為離岸太遠無法實現(xiàn)高壓電纜輸電，安裝這樣的系統(tǒng)在閑時可以利用風(fēng)能或太陽能制氫，制好的高純氫氣使用儲氫系統(tǒng)存儲起來，待有人到島上度假時，再使用燃料電池系統(tǒng)進行發(fā)電供應(yīng)生活所需。”據(jù)介紹，與其合作的企業(yè)把燃料電池及儲氫系統(tǒng)等整合成一套產(chǎn)品銷往歐洲，研究所光是賣材料就賣出了十幾噸。

　　除了上述的儲氫系統(tǒng)，他們的固態(tài)儲氫技術(shù)和材料還成功應(yīng)用于在應(yīng)急燃料電池救災(zāi)系統(tǒng)（小型清潔發(fā)電機等）、軍事用途移動式電源系統(tǒng)、民用移動電源（充電寶、筆記本電腦電源、發(fā)射基站用備用電源等），以及無人機燃料電池用儲氫系統(tǒng)等。

　　埋頭實驗 意外收獲填補國內(nèi)相關(guān)技術(shù)空白

　　從高校的研究生到研究所的技術(shù)骨干，孫泰覺得當中最難的是觀念的轉(zhuǎn)變。他介紹道，“以前在高校都是在做實驗、發(fā)論文，并不考慮能否產(chǎn)業(yè)化，只要做出來就可以了，也不管產(chǎn)品是否穩(wěn)定。但現(xiàn)在研究所要求不僅要做出來，還要實現(xiàn)量產(chǎn)化，工藝和產(chǎn)品都要穩(wěn)定。一次實驗成功了不行，要做成百上千個實驗。”比如研發(fā)各種儲氫合金，每種合金就有3~10種不等的元素，這些元素光是排列組合就有上百上千種，要從中找到一種最合適的，就好比大海撈針。孫泰及其團隊唯一能做的，就是不停地重復(fù)試驗，嘗試各種組合配方。

　　科研既有讓人沮喪的結(jié)果，也有讓人驚喜的地方。3年前，孫泰及其同事在實驗的過程中就偶然獲得了一個“意外發(fā)現(xiàn)”——一種可高效、低成本、高性能實現(xiàn)高分子基材具備激光3維加工特性的LDS工藝專用活性材料。獲得了這項發(fā)現(xiàn)后，團隊經(jīng)歷了近三年的艱苦技術(shù)攻關(guān)，完成了這項發(fā)明從配方到批量生產(chǎn)工藝的研發(fā)，并申請了國內(nèi)發(fā)明專利，填補了國內(nèi)相關(guān)技術(shù)的空白。“我們研發(fā)的配方和生產(chǎn)工藝目前已經(jīng)在行業(yè)內(nèi)幾家大的龍頭基材生產(chǎn)企業(yè)批量化使用，主要應(yīng)用于芯片設(shè)計制造等領(lǐng)域。”孫泰說道。

　　孫泰非常享受研究的過程，“將所學(xué)轉(zhuǎn)化為一件件具體的產(chǎn)品和技術(shù)并應(yīng)用到普羅大眾日常生活中，我覺得是一件很有價值的事情。目前我們還在進行新型氫壓縮系統(tǒng)研究，希望不久的將來，當你們給自己的燃料電池汽車加注氫氣時，就能在加氫站看到我們最新的研究成果了。”孫泰說道。(文/記者何穎思 圖/記者陳憂子)