王榮躍：“氫”盡全力 加速燃料電池產業化

文/卓映紫

[導語]

黑乎乎的粉末狀物質，通過一系列流程，最終成為燃料電池膜電極中用量不多卻有“引爆”能量作用的存在，但高成本和技術限制使其只能局限于小范圍應用。針對此，有研（廣東）新材料技術研究院（以下簡稱“有研廣東院”）正高級工程師王榮躍多年來專注研究這小小的粉末狀物質，致力于開發從鉑碳催化劑到超低鉑載量甚至是無鉑催化劑，降低燃料電池成本，擴大燃料電池應用規模，讓這小物質走向燃料電池汽車產業集群大發展。

［人物簡介］

王榮躍，有研（廣東）新材料技術研究院正高級工程師。一直致力于將基礎科學研究成果帶離實驗室，跨越“死亡之谷”，走向產業化的應用基礎和工程化技術研究，取得一系列研究開發和工程化技術成果。2021年，他毅然放棄外國優渥的物質生活條件，在事業高峰期頂著巨大壓力舉家歸國，在有研廣東院組建了一支12人的研發團隊（其中博士7人，具有海外經歷4人），成功搭建科研、生產各種平臺，當年就獲得3項科技項目支持并與多家本地企業開展技術合作。2023年，榮獲廣東“最美科技工作者”稱號。

王榮躍正在調節流動反應器

王榮躍在佛山禪城區高層次人才茶話會上談回國感受

催化劑——燃料電池“芯片”里的核心材料

“呼呼呼……”推開沉重的實驗室大門，迎面便是一股驟風，越是往里走，耳邊排氣管道的運作聲便越發清晰。

“這液體中分散著的黑色粉末就是制作燃料電池電堆時用到的催化劑?！蓖鯓s躍指著前面成排放置的瓶瓶罐罐向記者介紹，“這只是催化劑的初始狀態，在進行正式的催化劑測試時需用超聲波分散機確保溶液中的黑色粉末均勻分散，再進行涂抹測試?！睅缀跏菞l件反射般地，他拿起眼前毫不起眼的瓶子，輕輕搖晃著，眼神專注地看著瓶中的黑色液體隨著晃動慢慢變得渾濁。

“燃料電池反應主要是催化反應，其中氫氣和氧氣的氧化還原反應都是在催化劑的表面進行的?！毕嚓P數據顯示，若是一年生產50萬輛燃料電池車，規?；a后，催化劑在整個系統中所占成本高達40%。王榮躍告訴記者，目前市面上催化劑普遍是應用價格昂貴的金屬鉑。鉑作為貴金屬應用在催化劑中，使得催化劑成本居高不下，嚴重阻礙了燃料電池大規模產業化應用。如何在保持高活性催化的同時降低鉑的使用量，提高催化劑的利用率，成為國內相關企業技術發展的重點。

2021年，在中國有研科技集團有限公司的邀請下，王榮躍結束十年海外生活，回到中國后便馬不停蹄奔赴廣東開展燃料電池關鍵技術研究，并與多家本地企業開展技術合作。

研究表明，通過優化催化劑的結構和組分，可以在保持催化活性的同時降低鉑金的用量。王榮躍團隊的研究內容也正在于此。王榮躍表示，有研廣東院在催化劑研發方面作出4代規劃，分別是一代鉑碳催化劑，二代低鉑催化劑即低鉑合金催化劑，三代超低鉑載量催化劑和四代非鉑催化劑。目前王榮躍團隊已實現一代催化劑百克級穩定制備，二代催化劑的研發也正在穩步進行中?！皩崿F百克級宏量制備后，就能夠為膜電極等下游廠商送樣測試，檢測能否在膜電極里面滿足他們的使用需求。若滿足需求，膜電極企業就會供貨給電堆企業，進行整車組裝?！蓖鯓s躍說，借助佛山完整的氫能產業鏈條，目前他的團隊正積極與佛山乃至粵港澳大灣區的企業對接合作。

自驅力——科研和藝術共舞

“看到一種催化劑，不光在實驗室的測試環境下性能好，還能在器件中表現出來這種優異性能并有希望去應用，這就是科研帶給我的吸引力?！?/p>

讀博期間，在前人的研究基礎上，他大膽應用納米多孔超薄催化層技術，通過精確控制鉑催化位點，設計開發出多種不產生一氧化碳中毒產物的高活性、高穩定性甲酸燃料電池催化劑，在實現低載量、低成本的同時又確保了高穩定性，將膜電極鉑質量比活性提高兩個數量級。

王榮躍向記者介紹：“通過不斷分割，盡可能地將鉑載量降低，同時在納米鉑金表面形成使其在催化時走直接路徑、不走氧化路徑的結構，達到性能和穩定性雙提升的效果?！边@一成果一經發布便獲得《自然》雜志中國專題的高度評價，經檢驗，其性能達到商業Pt/C 的140倍至380倍。

在談及這段經歷時，王榮躍笑著說：“科研和藝術可能是很不搭邊的兩樣東西，但我感覺做科研和歌手發唱片很像。若說發唱片講究音樂性，那么科研就偏重其科學性和實用性。從科學角度上來說，科研是一件很有意思的事情：自己組織一個想法，然后通過實驗去驗證。這個過程就像是打通了科研的任督二脈?！?/p>

被問及“在科研道路上，最為重要的是什么”時，“自驅力”是王榮躍不加思索便給出的答案：“一個人能不能在科研方面取得重大進展，將來有沒有可能成為一個優秀科學家，自驅力是最重要的一點。所有的東西都要通過內因起作用，如果沒有自驅力，是無法讓外界產生改變的?！?/p>

展望——推動氫燃料電池產業集群發展

佛山作為我國“燃料電池汽車示范應用廣東城市群”的牽頭城市，其商業化示范持續推進，是國內最具代表性的氫能產業發展集群地之一。

2019年，氫能及燃料電池被首次寫入政府工作報告中；2021年，財政部等五部門印發《關于啟動新一批燃料電池汽車示范應用工作的通知》；2022年，國家發展改革委與國家能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃（2021－2035年）》，提出到2025年，基本掌握核心技術和制造工藝，燃料電池車輛保有量約5萬輛；部署建設一批加氫站，可再生能源制氫年產量將達到10萬～20萬噸。從示范應用到加速推進，國家支持政策不斷出臺為燃料電池汽車產業化開路?？梢姎淙剂想姵氐陌l展勢在必行。

王榮躍表示，氫燃料電池涉及的是整個氫能能源體系的轉換，要實現氫燃料電池產業化，就得“從0到1”全部打通。包括氫是從哪來，怎么運輸，怎么儲存，怎么去分散，怎么分到各個加氫站，是一整個更長的產業鏈。我國的工業體系較為完善，在降低燃料電池生產成本形成產業鏈，推進其從應用示范到量產方面具備一定優勢。但對于產業而言，既要有基礎研究這方面的進展，又要有產業化的突破，脫離創新終會成為無源之水，無法長久發展。

“很多在國外取得成就的科學家能夠回到國內，為國家真正帶來一些技術上的突破，打破國外的技術封鎖，對于國內發展而言是至關重要的?！睆?021 年回到祖國，至今已有兩個年頭。在這兩年時間里，王榮躍在有研廣東院的支持下，組建博士占比過半的研發團隊，成功搭建了燃料電池催化劑從實驗室合成到中試放大，及膜電極制備和性能評價平臺，并在原創性催化劑開發和工程放大方面取得重大突破并進行產業化推廣，為國家氫燃料電池發展發揮了巨大作用。

在推動氫燃料電池產業化的進程中，王榮躍始終堅持以技術創新為底色，描繪出五彩斑斕的燃料電池產業化藍圖。在國家政策的支持下，王榮躍表示，會抓緊研發更多低成本、高性能的催化劑，針對不同應用場景，跟進輸出不同研發成果，推動燃料電池汽車產業集群發展。