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孙泰博士及其团队开发燃料电池及储氢系统 将科研转换为日常应用

2018-12-15 23:09 来源:大洋网
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孙泰

广东省科学院稀有金属研究所高级工程师,毕业于华南理工大学,获材料科学与工程博士学位,广州市“珠江科技新星”,主持和参与了多项国家、省、市重点项目研究。曾在澳大利亚昆士兰大学及德国马克斯普朗克煤炭研究所进行访问研究。

创新感言

“我以为,最能体现博士价值的事情,就是将学到的理论知识真正用到实践中去,将一项项实验室里的技术,切实转化为一件件有助于推动社会进步、有利于提高民众生活水平的科技成果,为整个社会留下一笔笔真正的财富,这样才是真正的不枉所学。”

研究领域

孙泰博士主要致力于固态储氢材料及系统等领域技术研究。在燃料电池配套储氢系统及材料、基于金属氢化物的加氢站用氢压缩系统及材料以及热存储系统方面有丰富的研发经验,特别注重科技成果的实际应用转化。

大洋网讯 在欧洲的某个离岸岛屿上,没有一个高压电架,只有一套燃料电池及储氢系统在安静持续地运行,它在闲时利用岛上的风力或太阳能发电,电解水制氢后将氢气储存起来,当人们上岛度假时再通过燃料电池将氢能转化为电能供人们享用,整个过程清洁、安静、可再生……而为这个发电储能系统提供固态储氢技术及材料支持的,正是来自广东省稀有金属研究所能源中心的孙泰博士及其团队。

目前孙泰主要致力于固态储氢领域的应用研究及产业化技术研究,已经有多个商用产品。“将所学转化为一件件具体的产品和技术并应用到普罗大众日常生活中,我觉得是一件很有价值的事情。”孙泰说道。

技术攻关 助储氢合金生产企业进入日本市场

作为新广州人,孙泰从在华南理工大学读硕士开始,就开展储氢技术的研究。博士毕业后,他来到了广东省稀有金属研究所继续从事能源材料方面的研发工作,至今已有8年时间。

在研究所8年,孙泰博士及其同事已经研制出不少相关储氢产品。早在2013年,他们就成功开发了可分别应用于低自放电电池和混合动力汽车使用的镍氢电池负极储氢合金批量生产工艺及配方,并与一家知名储氢合金生产企业合作,成功进入日本松下电池供应商体系。“松下的要求很严格,我们花了近两年时间才进入该体系中。”孙泰介绍道,相比于稀土元素,镁元素的熔点很低,仅六百多摄氏度,而含镁合金在熔炼时温度达上千摄氏度,在熔炼及热处理时镁元素就跑掉了,这样做出来的镁合金成分就很不稳定,无法做到稳定的批量生产。

经过长时间的技术攻关,他们最终实现了含镁储氢合金的批量生产并获得了相关的发明专利。这在当时,全国只有少数一两家企业能够做到。

不断突破 研发燃料电池及储氢系统远销欧洲

在镍氢电池的合金技术研究上取得了领先优势后,孙泰的课题组又开展了配合燃料电池的固态储氢技术攻关。研究所承接了国家高技术研究发展计划(“863”计划)的一个项目,跟华南理工大学的燃料电池团队一起,开发集成的燃料电池及储氢系统。记者在其实验室看到了这个设计紧凑的42立方米的固态储氢系统,仅比一个24英寸的行李箱大一点,却能给3千瓦的燃料电池系统连续供电10个小时以上。据介绍,固态储氢系统及燃料电池系统的关系,相当于油箱和发动机,但又远比汽油发动机要清洁、安静、高效。

“我们的固态储氢系统已经卖到了欧洲。”孙泰说,他们有一部分的产品制成储氢系统后与燃料电池系统进行整合,成为能实现风力(太阳能)发电-电解水制氢-氢气存储-燃料电池发电的集成电源系统,在欧洲的离岸岛屿作为分布式电源使用。“这些岛屿风景优美,但因为离岸太远无法实现高压电缆输电,安装这样的系统在闲时可以利用风能或太阳能制氢,制好的高纯氢气使用储氢系统存储起来,待有人到岛上度假时,再使用燃料电池系统进行发电供应生活所需。”据介绍,与其合作的企业把燃料电池及储氢系统等整合成一套产品销往欧洲,研究所光是卖材料就卖出了十几吨。

除了上述的储氢系统,他们的固态储氢技术和材料还成功应用于在应急燃料电池救灾系统(小型清洁发电机等)、军事用途移动式电源系统、民用移动电源(充电宝、笔记本电脑电源、发射基站用备用电源等),以及无人机燃料电池用储氢系统等。

埋头实验 意外收获填补国内相关技术空白

从高校的研究生到研究所的技术骨干,孙泰觉得当中最难的是观念的转变。他介绍道,“以前在高校都是在做实验、发论文,并不考虑能否产业化,只要做出来就可以了,也不管产品是否稳定。但现在研究所要求不仅要做出来,还要实现量产化,工艺和产品都要稳定。一次实验成功了不行,要做成百上千个实验。”比如研发各种储氢合金,每种合金就有3~10种不等的元素,这些元素光是排列组合就有上百上千种,要从中找到一种最合适的,就好比大海捞针。孙泰及其团队唯一能做的,就是不停地重复试验,尝试各种组合配方。

科研既有让人沮丧的结果,也有让人惊喜的地方。3年前,孙泰及其同事在实验的过程中就偶然获得了一个“意外发现”——一种可高效、低成本、高性能实现高分子基材具备激光3维加工特性的LDS工艺专用活性材料。获得了这项发现后,团队经历了近三年的艰苦技术攻关,完成了这项发明从配方到批量生产工艺的研发,并申请了国内发明专利,填补了国内相关技术的空白。“我们研发的配方和生产工艺目前已经在行业内几家大的龙头基材生产企业批量化使用,主要应用于芯片设计制造等领域。”孙泰说道。

孙泰非常享受研究的过程,“将所学转化为一件件具体的产品和技术并应用到普罗大众日常生活中,我觉得是一件很有价值的事情。目前我们还在进行新型氢压缩系统研究,希望不久的将来,当你们给自己的燃料电池汽车加注氢气时,就能在加氢站看到我们最新的研究成果了。”孙泰说道。

文/广报全媒体记者何颖思

图/广报全媒体记者陈忧子

专题统筹:刘文亮、罗桦琳、李天研

[ 编辑: 郭夏凡 ]
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