風起西安：成永紅和他的儲氫范式革命

氫能，是世界上最清潔的能源，是21世紀的終極能源。不過，長期以來，這些溢美之詞大多都停留在紙面上，氫能距離大規(guī)模商用頗為遙遠。

然而，9月10日，在陜西省西咸新區(qū)舉行的“秦創(chuàng)原科技成果產業(yè)化暨一九零八新能源新型儲氫材料與氫動力電源產品發(fā)布會”現(xiàn)場，我發(fā)現(xiàn)氫能已經來到了身邊：千瓦級氫動力電源驅動觀光車可以穩(wěn)定行駛，百瓦級氫電源重量低于3Kg，輕巧便攜，可以作為野外工作、露營、科考等場景下的應急電源…… 

更重要的是氫能不再危險，它被儲存在一種特殊的固態(tài)材料中，可以握在手中。

氫能的春天，這次真的來了。

 

將世界上最清潔的能源“握在手中”

 

將世界上最清潔的能源“握在手中”！這樣的成果來自于西安交通大學孵化出來的西安一九零八新能源科技公司，其在固態(tài)儲氫領域掀起了一場顛覆式革命，研發(fā)出了一種石墨烯界面納米閥技術，解決了固態(tài)儲氫的諸多難點。

氫能的產業(yè)鏈包括制氫、儲氫、運氫、用氫四個主要環(huán)節(jié)，其中儲氫長期以來是瓶頸。這是因為氫氣很輕，其密度只有空氣的十四分之一，常溫常壓運輸，100升的儲氣罐只能儲存約幾克氫氣，成本極高。業(yè)界目前有三種方式儲氫，但都有難題：高壓氣態(tài)儲氫不利于長距離運輸，且存在安全隱患；低溫液態(tài)儲氫的能耗和維護成本很大，氫氣逃逸率較高；固態(tài)儲氫有采用鎂基材料，但釋氫端加熱能耗較高，有采用活性高的金屬氫化物，但是水解釋氫過程劇烈，一碰到水可能發(fā)生爆炸，很難進行控制。

“我們原創(chuàng)的石墨烯界面納米閥技術，將每一個金屬氫化物微米級別顆粒的表面均勻包覆上石墨烯，在儲存的時候讓其變得穩(wěn)定，在釋放氫氣的時候，可以慢慢反應，解決了釋氫過程太過劇烈的難題。通過控制石墨烯的包裹，可以控制氫氣的釋放速度，保證釋氫的穩(wěn)定性。” 西安交通大學教授、西安一九零八新能源科技有限公司董事長成永紅這樣說。

這種材料具有高儲釋氫密度的特點，大大提升了儲氫的容量。而且，這樣的儲氫方式還突破了溫度、壓力的局限性，在常溫常壓下也能存儲運輸。具體來說，西安一九零八新能源科技的這種新型儲氫材料具有三個“高”的優(yōu)勢：常溫常壓下儲運，具有高安全性；材料儲氫密度高，最高可達12.5wt.%；有效水解釋氫密度高，最高可達25wt.%。

正是這種新型儲氫材料的突破性創(chuàng)新，讓氫能可以進入尋常百姓家。我在發(fā)布會現(xiàn)場看到了該公司展示的氫動力電源產品，具有很強的實用價值。以百瓦級便攜式移動氫電源為例，1Kg料可以產生3度電，低于20g的單料包可以實現(xiàn)100分鐘以上的供電，通過更換料包，理論上可以實現(xiàn)“無限續(xù)航”。相比在野外無法充電的鋰電同類產品可以說具有獨特優(yōu)勢。

如此巨大的科技創(chuàng)新，背后卻無比艱辛。成永紅透露，這項技術在科學層面和工程層面，都很難。在科學層面，研究可以追溯到2012年，彼時成永紅教授創(chuàng)立了西安交通大學新型儲能與能量轉換納米材料研究中心，帶領團隊進行這方面的研究，尤其是最近幾年，在張錦英教授帶領下，相繼攻克了諸多難關，2017年合成出碳同素異形體T-碳，由此發(fā)明出石墨烯界面納米閥技術，在微納米層面上進行反應控制，終于實現(xiàn)了儲氫材料安全、可控、穩(wěn)定釋氫。

在工程層面，同樣艱難。成永紅在探索過程中發(fā)現(xiàn)要實現(xiàn)產業(yè)化、商業(yè)化就必須走產教融合之路，遂下定決心成立公司攻克工程難題。在短短的幾個月時間里，材料制備從以克為單位，到以公斤為單位，再到今年7月，實現(xiàn)日產百公斤，公司打造了全球首個包含“技術-金屬氫化物-復合儲氫材料-儲運-回收-金屬再生”全過程的固態(tài)儲氫材料循環(huán)中試系統(tǒng)，具備了大規(guī)模批量化生產技術能力。

一家成立僅兩年的公司，就這樣創(chuàng)造了氫能領域的奇跡。

 

儲氫范式革命到底意味著什么？

 

“范式”一詞，是托馬斯·庫恩在《科學革命的結構》中第一次提出的概念，指的是某一領域重大思維方式的變革。人類歷史上的每一次重大變革，都是“范式革命”的產物。

西安一九零八新能源在儲氫材料上的突破式創(chuàng)新，就堪稱是氫能領域的一次范式革命，無論是對于普通用戶，還是對于氫能產業(yè)，都至關重要、影響深遠。

對于氫能產業(yè)，這意味著解決了產業(yè)鏈中關鍵的儲氫、用氫環(huán)節(jié)的難題。成永紅比喻，以前的氫能儲運，多是解決神經末梢問題，固態(tài)儲氫的突破，好比是打通了產業(yè)鏈上下游之間的主干神經。

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成永紅提出了“西氫東運”、“海氫陸運”的概念，我國能源分布不均衡，風、光、水電等可再生能源主要集中在西部地區(qū)和海上，而用電的負荷中心主要集中在東部、中部地區(qū)，以前氫能主要來自于化石燃料，未來這方面肯定會發(fā)生改變，主要由可再生能源產生，這就要解決氫能的運輸問題。西安一九零八新能源科技在固態(tài)儲氫上的創(chuàng)新，打通了運輸主動脈，將能助力實現(xiàn)西氫東運、海氫陸運，其意義不亞于西電東送、西氣東輸。

一旦解決了氫能的儲存難題，困擾電網的另一個難題也有望得到解決。成永紅表示，可再生能源發(fā)電并網對電網帶來的沖擊，是困擾已久的問題，氫電耦合是解決這個問題的路徑。“我認為氫能是未來電網的重要穩(wěn)定源。” 以水電為例，豐水期可以將多余的電制氫儲存起來，在枯水期的時候再釋放發(fā)電，從而解決水電長周期波動的問題。

對于終端用戶來說，這項技術的意義也很重大。長期以來，大家是談氫色變，因為氫總是和爆炸、危險聯(lián)系在一起。尤其是氫能動力的乘用車，停在地下停車場，如果不解決安全問題，是很難大規(guī)模普及的。西安一九零八新能源科技研發(fā)的新型固態(tài)儲氫技術，可以實現(xiàn)常溫常壓儲氫，在釋氫過程中實現(xiàn)有序可控，需要的時候釋氫，不需要的時候維持穩(wěn)定，將能解決困擾氫能的安全問題。

總而言之，這項技術的落地和商用，將能為氫能的未來按下加速鍵，很好地助力國家的雙碳戰(zhàn)略實施。2022年3月，國家發(fā)改委和能源局在《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》中，明確指出氫能作為國家能源體系重要組成部分、用能終端實現(xiàn)綠色低碳轉型的重要載體以及未來戰(zhàn)略新興產業(yè)重點發(fā)展方向這三大作用，并提出到2025年，我國將初步建立以工業(yè)副產氫和可再生能源制氫就近利用為主的氫能供應體系，到2030年，形成較為完備的氫能產業(yè)技術創(chuàng)新體系、清潔能源制氫及供應體系。現(xiàn)在看來，這個目標正在夢想照進現(xiàn)實，我們和世界上最清潔能源的距離漸行漸近。

“預測到2030年，氫能的發(fā)展將進入黃金時代。”成永紅信心滿滿地表示。

 

后記：突破性創(chuàng)新的啟示

 

在調研、采訪過程中，我也在思考，如此重大的突破性創(chuàng)新在如此短的時間落地，到底靠什么？對于其他公司又有什么啟示呢？總結起來，我覺得是幾方面的原因。

其一，是科學家的埋頭實干。西安一九零八新能源科技在固態(tài)儲氫材料上的突破，就來自于成永紅、張錦英團隊的不懈探索、艱苦努力。成永紅透露，為了攻克技術難題，張錦英教授幾年的時間吃住在辦公室。張錦英在采訪時透露，“我喜歡專注做一件事，定一個目標，沒完成，飯都不想吃。從小就這樣的性格，碰到問題就解決它，錯了再找新的方法 。” 這些科學家們的不斷求索，是突破性創(chuàng)新實現(xiàn)的最大功臣。

其二，是產學研的深度融合。西安一九零八新能源科技之所以能解決科學層面和工程層面的難題，就是因為科學家們在高校可以沉下心來做科研，而公司可以很好地解決商業(yè)化，這也會形成“高校科研-商業(yè)化落地-加大高校科研”的正向循環(huán)閉環(huán)。

其三，是中國供應鏈的有力支撐。成永紅透露，其固態(tài)儲氫技術實現(xiàn)了所有原材料、生產過程的自主可控，沒有被卡脖子的點。其中，金屬氫化物生產設備、包覆設備、釋氫設備等，國內都能制造，這就是中國制造的實力。

其四，是投資人的鼎力支持。西安一九零八新能源科技的技術快速商業(yè)化，還在于背后有一批有戰(zhàn)略眼光、獨具慧眼的投資人。成永紅透露，公司還在籌備之時，西交一八九六校友基金聽聞其要成立公司進行產業(yè)化，立刻決定投資，并幫助謀劃公司架構、協(xié)助工商注冊、輔助公司運行等；成永紅和英諾天使基金執(zhí)行董事李鴻艷在一次活動相識，雙方交流后，一拍即合，在很短時間內英諾天使就決定投資，不僅在種子輪跟投，而且還成為天使輪的領投公司。正是有了千萬級的天使輪融資，公司才加快了循環(huán)中試線的建設。這也能看出西交一八九六和英諾對硬核科技的獨到眼光。

“嫩芽催舊木，冬煦化冰凌。靜凝梅花綻，詳觀野草矜。余霞勾玉影，藥浴映春燈。滌盡其時穢，心輕放緒升。” 成永紅閑暇時喜歡寫詩，這首詩就是他作于立春享溫泉之時。在我看來，這樣的景象恰似氫能的發(fā)展，當儲氫環(huán)節(jié)實現(xiàn)革命性突破，氫能的春天真的要來了。