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人物风采

专访机械与能源工程系王海江教授:我来南科大就是为了推动中国的燃料电池技术发展



        近日,深圳2016年首批“孔雀团队”公示,来自南科大的车用燃料电池电堆技术开发团队成为入选团队之一。这个团队的带领者,正是来自南科大机械与能源工程系的王海江教授。记者本次有幸与王教授面对面交流,收获了许多具有很高价值的信息。

       王教授曾在加拿大国家研究院担任首席科学家,回国后在南方科技大学机械与能源工程系担任讲座教授。他的研究方向主要为电化学能源与能量存储,包括质子交换膜燃料电池、金属-空气电池、微生物燃料电池、直接醇燃料电池、储能电池、电解制氢、电化学氢气压缩及高压储氢等等方面,目前正在带领团队进行车用燃料电池电堆技术的开发工作。
 
【中国的燃料电池技术亟待发展 】 


       王教授向记者介绍,燃料电池电堆技术将是未来汽车行业最关键的技术,其应用前景非常广阔。王教授说,很多人不理解为什么要开发燃料电池,但是只要和众人皆知的内燃机作比较,就能很容易地理解这一点。燃料电池的功能和内燃机一样,能用内燃机的地方都可以用燃料电池,因此用途非常广。然而和内燃机相比,燃料电池有一个让人无法忽视的优点——燃料电池的能量转化效率,大约是内燃机的3倍!王教授指出,每一次新能源的使用都带动了一场工业革命,先是第一次工业革命的蒸汽机,接着就是第二次工业革命的内燃机。他还预言,带动下一次工业革命的新能源就将是燃料电池。

       欧美日韩等地的燃料电池技术比较先进,中国在这方面却比较落后。王教授根据这个情况,指出燃料电池在中国最切合实际的应用就是燃料电池汽车。它不仅和已经出现在市场上的电动车一样有着零排放的优点,而且和电动车相比,续航里程非常长。王教授举了个例子,同样是零排放车辆,电动车可能跑100多公里就需要充电,而充电过程需要很长的时间;燃料电池汽车充的是氢气,大概只需要3分钟时间就能充上5公斤,接着可以跑500至700公里。王教授告诉记者,由于我国存在着很大的雾霾问题、城市污染问题,市场对燃料电池汽车的需求很大,国家从政策上也引导零排放汽车的发展。其中一种零排放汽车是电动车,另一种就是燃料电池汽车。“电动车存在很多问题,国际上的大汽车公司普遍认为电动车是过渡阶段,最终阶段一定是燃料电池汽车,”王教授总结:“所以我们要做车用燃料电池汽车。”

       王教授告诉记者,现在国外较大的公司基本上都在开发燃料电池汽车。因为燃料电池所涉及的技术相对于电池要高一些,所以需要设置很多加氢站,像加油站一样为燃料电池汽车充燃料——氢。以美国为例,以加州的洛杉矶和旧金山为中心的地区只有大约三十个加氢站,因此附近的燃料电池汽车只有一百辆左右。他指出,国内国外影响燃料电池汽车开发的局势并不相同:在国外是技术推动市场,在国内是市场引导技术。之所以出现这个不同,是因为中国急需解决污染问题,导致零排放汽车不仅有大量的市场需求,也有政府引导的利好。王教授还指出,国外的政府不太可能大量采购公交车,因此国外燃料电池汽车的发展很可能从轿车开始;相反,中国可以做到这点,因而中国燃料电池汽车的发展可以从公交车开始。、

归国效力,结缘南科 】

       王教授告诉记者,他之所以走上今天的这条科研道路,有一个原因是他一直以来所学的就是电化学:“燃料电池就是电化学能量转换装置,很多学电化学的人不是做电池就是做燃料电池。”他从美国犹他州立大学到了加拿大以后,进入了加拿大自然资源部。因为王教授当时的boss从事燃料电池方面的研究,所以作为那个课题组的一员,他也开始从事这方面的工作。王教授回忆说,那时大概是在1997年,到现在已经有接近二十年的时间。在此期间,他一直都在做燃料电池的研究。后来,他又到了加拿大国家研究院从事氢能源燃料电池的研究。
王教授是2015年10月来到南科大的。经过二十多年的技术开发,到了2015年,王教授认为燃料电池电堆技术基本成熟、需要进入产业化阶段,于是他和技术开发团队里的李辉教授(现任南科大材料科学与工程系讲座教授)回国,到南科大推动中国燃料电池技术的发展,希望在中国实现燃料电池的产业化——“所以我就来到了南方科技大学。”

        王教授还与记者分享了他回国前后的有趣经过:“在加拿大那边已经做了很多工作,一直想回国来做产业化。我们就想,如果要回来,又要比较高的工作效率,去申请一个千人计划,就会有一个比较好的平台。”当时,李教授申请了南科大的千人计划,王教授申请了清华的千人计划,并且二人都成功申请到了。于是,李教授就先来到了南科大。后来,王教授考虑到他们同属一个技术开发团队,一起做产业化的效果会更好,所以他没有去清华报到,也直接来到了南科大。
王教授坦承自己对燃料电池有很大的热情。他认为燃料电池在中国会有一个很好的发展前景,所以他在去年就动身回国,想把这个产业做起来。“燃料电池将带动工业革命,产生一个新的经济——国际上称为氢经济。可以想象,将来的就业机会有很多。”对于这个新兴行业,王教授也有许多愿望:“希望新一代的年轻人去了解这个行业,希望热爱环境、热爱新技术的人能加入这个行业。”
 
【 研究工作如火如荼,宝贵经验不吝分享 】

       在人员方面,王教授在国内的这支技术开发团队人才济济。这支团队目前共有18位成员,大部分是硕士毕业的助理,还包括几个博士后和博士。值得一提的是,在回国之前,王教授的很多技术开发都是在加拿大的温哥华国际清洁技术研究院做的。在那时,他就在一个技术开发团队中工作。而现在,这支国内团队当中也有几位成员,就是之前在国外团队里共同奋斗过的伙伴。

       同时,王教授也说,南科大在场地、设备、人员等等方面都给予了他们非常多的支持。最明显的就是在N11栋占据一层半面积之多的实验室,而楼外那一座不起眼的灰色平房正是新建的氢气房。他向记者透露,他的研究团队最近和南科大以及香港正道集团一起成立了一个公司,目前尚处于起步阶段。这个团队目前共有18人,正在做包括产品设计、工艺设计等等方面的工作。其规模还在扩展当中,预计至2017年会达到60人左右。王教授还透露,按照计划把第一阶段完成后,他们就会到市场上融资,而融资之后就将进入规模化生产时期。说到预期取得成果的时间,王教授自信之余不失客观:“大概到了明年秋季,燃料电池汽车的样车就能装好,可以在地上跑了。当然,要想批量生产,大概还需要两三年的时间。”

        由于曾经在加拿大等地工作,王教授体会到了国内外的许多不同之处。他说,国内外不仅在文化上,在工作节奏上也有一些差异,国外整体生活节奏比较平稳,而国内节奏快多了。王教授坦言,国内总体感觉节奏虽然快,效果却不一定好:“国内有很多杂事,不做又没办法,硬要去做,又浪费很多时间,有些时候还使人很难集中精力在研究上。国外没有很多杂事,每天上班就干一件事。国内真正能做研究的时间和国外比,可能还没有他们时间多。”

       作为南科大的讲座教授,王教授同样担负着一门课程的教学任务,本学期九月起就要给研究生上课了。提及教学与科研的关系,王教授说,如果一年教两门课程,总体上对科研的进度会有影响,因此希望有更多时间来做科研:“因为现在燃料电池技术发展特别快,如果我们不走到前边,别人就会上去了。这很关键,希望学校在这方面多给我们一些科研的时间。”
面对社会上一些对科研工作者的偏见,王教授明确指出并不是所有科研工作者都如此:“这些现象的确存在,尤其是氢能产业比较火热,要钱比较容易,确实有人借这个机会去搞一些钱。对我们来说,要真正做燃料电池的产业化,技术还是关键,要踏踏实实去做才可以。我们一定要做出产品来。如果不做出产品来,所有这些东西都没有意义。我和李辉老师从加拿大到这来,目的就是要把中国的燃料电池产业化搞起来。如果说不是为这些的话,我们在加拿大那边也是属于高工资的人群,生活也很舒服,我们就不需要回来做了。”

       谈到产品研发周期的合理时长,王教授说,一般情况下用一两年的时间做出产品是比较合理的,如果时间太久,就会引发不少问题:“比如很多风险投资公司,如果超过三年还不出产品,一般就会对你失去兴趣。”同时,王教授以他自己的研究为例,特别强调看上去短时间就得到的成果其实不是朝夕之功:“从研发到产品不是说两年就做出来。因为在国外已经有二十年的积累过程,在加拿大那边基本上很多设计都做完了,所以才能在一两年的时间内做出产品来。”
 
【 欢迎学生进入我的课题组 】

       对于有意向走进他的课题组的同学,王教授介绍了一些课题组的基本情况:“课题组现在允许本科生进,也在招收研究生,但是我们的方向很明确,要做燃料电池汽车。同时还有另外一部分是氢能,这方面主要是电解水。燃料电池涉及的方面包括很多,而我们这个团队和其他教授的团队不一样的地方就是跨学科跨了很多。因为技术里面需要有机械制造、材料、化学工程、流体力学、电化学、电控,需要几个行业跨学科的人才组成团队,所以团队里有学化学、材料、机械、电子的。围绕这些课题的话,很欢迎本科生来做一些研究,能增加一些对燃料电池技术和氢能产业方面的了解。”

        接着,王教授跟记者简略说明了他们是如何招收新人进入课题组的:“我们对加入团队的人有要求,要在一定的研究方向上。最主要是这个人的研究背景和能力,这是最基本的要求。目前招的人都要给我们一个简历。我们觉得他这个领域对,然后做一个面试。面试的时候这个应试者要讲他的研究背景,在过程中我们可以判断他的背景知识是不是我需要的。在面试的时候我们会问很多问题,能察觉对方科研的能力,判断对方到团队里来合适不合适。”

       王教授表示很欢迎那些希望进入他们课题组的同学,还为他们提出了一些建议:“在课程方面,机械系的课程修读了就可以了。如果想在科研方面有所发展,有个研究生的选修课——氢能源燃料电池的选修课,也可以来参加。如果一开始不确定要选什么专业,可以先来,跟我们课题组的人待一段时间,来了解这个行业。”至于最后应该做出什么样的决定,他建议同学们要依照兴趣自己判断:“当然不能凭我自己说,这个前景有多好,你就相信了。要亲自来了解这个技术,自己有一个感受。除了能源,机械系还有很多不同专业。其他专业也很吸引人,比如机器人、精密制造等等。这些专业也有很好的前景。这个要看个人的兴趣,然后和课题组的人多接触,有更多的了解。”
 



 
文字来源——吴知行(学生新闻社)
图片来源——刘静宇