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中国燃料电池“标杆人物”廖世军

日期:2021-07-20    来源:高工氢燃料电池

国际氢能网

2021
07/20
09:00
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关键词: 氢燃料电池 廖世军 制氢技术

我国氢燃料电池产业蓬勃发展并在技术上不断实现重大突破,离不开一批又一批躬身入局、以推进燃料电池及其相关应用技术产业化为己任的科研精英的持续努力。

其中就包括广州现代产业技术研究院燃料电池技术研发中心主任、华南理工大学二级教授、博士生导师廖世军。他是国内燃料电池领域的领军人物,在燃料电池科研方面成果丰硕,同时非常注重燃料电池的产业化,与多家企业横向合作,将燃料电池推向市场。

他组建了国内高校中最早从事燃料电池研究开发的科研团队并公开表示:“我们的宗旨是不改初心、矢志不渝、牢记使命,在困难面前不退缩、不逃避,以广东省及国家的战略需求为己任和目标,通过基础创新解决燃料电池发展的卡脖子问题,致力于推进燃料电池及其相关应用技术在广东省乃至我国的产业化。”

他是这样说,也是这样做的。他和科研团队已成为业界“刻苦专研、矢志不渝致力燃料电池技术产业化”的标杆。

廖世军教授

>>孜孜耕耘,掌握燃料电池全套技术

廖世军,湖北鄂州人,除了是广州现代产业技术研究院燃料电池技术研发中心主任及华南理工大学教授外,还是广东省燃料电池技术重点实验室主任,广东省高等学校新能源技术重点实验室主任,同时兼任中国化学会催化专业委员会委员、中国能源研究会燃料电池专业委员会等多个机构的委员,并是Scientific Report等国际刊物的编委,国际电化学能源科学院理事。

廖世军在燃料电池的基础研究和应用研究方面成就卓著。如完成广东省重大科技项目“300KW燃料电池电站的开发研制”,在国际上率先建成大功率质子交换膜燃料电池电站;申请国家发明专利近百件,已获得授权50多件;在国内外重要刊物发表研究论文300余篇等。并先后获教育部高等学校科技进步二等奖、教育部高等学校自然科学二等奖、中国石油和化工自动化协会科技进步二等奖等。

他还领衔组建了国内高校中最早从事燃料电池研究开发的科研团队。2010年,这支科研团队落户广州现代产业技术研究院开展成果转化,快速先后组建了广东省燃料电池技术重点实验室和广东省高等学校新能源技术重点实验室。

廖世军带领科研团队对燃料电池展开技术研究的过程艰辛而立志。众所周知,2008年至2014年国内燃料电池技术发展低迷,国内许多同行研究团队纷纷放弃燃料电池的研究,此情况下,廖世军携科研团队毅然坚持燃料电池研发目标不动摇、不放松,直至2016年燃料电池技术在国内展露产业化曙光,这支团队才迎来燃料电池技术研究与应用开发的灿烂春天。

基于长期坚守研发,廖世军科研团队在质子交换膜燃料电池的基础创新研究及其应用开发等方面均取得了令人瞩目的成绩:

承担了包括国家重点研发技术项目、863项目、国防项目在内的约100项科技项目,项目经费超1亿元;申请燃料电池相关的发明专利超100件,获授权专利50余件,包括多件美国发明专利和PCT专利,形成一系列燃料电池技术知识产权;具有自主知识产权的燃料电池催化剂技术、膜电极制备技术、电堆技术、燃料电池系统及其控制技术、燃料电池增湿器技术等,均已在相关企业得到了产业化生产和应用推广,成为国内少数几个掌握燃料电池全套技术的科研单位。

>>突破创新,解决催化剂“卡脖子”难题

廖世军诸多成绩中最值得一提的是他带领团队在催化剂领域的突破。

近年来,我国燃料电池产业呈现迅猛发展势头,但在大规模商业应用上仍存在催化剂、质子交换膜等关键材料严重依赖国外进口的诸多现实问题。尤其是催化剂,大多仍需从国外进口。

为了改观这一情况,廖世军携科研团队在催化剂制备方面开展了大量的高水平基础创新研究工作,取得一系列显著成效,完成了多项重点技术攻关研发。

例如在国际上率先提出了乙二醇还原制备燃料电池催化剂的工艺路线,彻底颠覆了传统的甲醛路线,该技术已成为燃料电池催化剂的主流制备技术;廖世军团队研发的以氮化物纳米粒子为核、3-4个原子层的Pt为超薄壳层的新型核壳结构低铂催化剂,活性完全媲美采用贵金属纳米粒子为核的核壳结构催化剂,且稳定性远远优于后者,Pt质量活性为商业Pt/C催化剂的5倍,而成本则仅为Pt/C催化剂的五分之一左右,技术成果已获中国发明专利授权和美国发明专利授权,目前正在进行产业化开发。此外,这支团队在燃料电池常规Pt/C类催化剂、非贵金属催化剂等研究方面亦取得多项重要成果突破。

此外,廖世军还发现,即使采用国际上最先进的催化剂制得的膜电极及燃料电池,其耐久性也远达不到美国能源部提出的性能标准。为解决这一国际性难题,其团队经过大量探索研究,创造性地提出了一种解决燃料电池耐久性不足的方法,对商品催化剂进行稳定化处理和对催化剂层进行修饰处理,由此制备的膜电极及燃料电池的耐久性完全符合美国能源部的性能要求。该技术成果在合作公司的膜电极和燃料电池生产中得到应用,获国家发明专利授权。在此基础上,他们还开发出一种新型燃料电池催化剂,具有高活性、高耐久性、抗反极性等优势特点,目前进入规模化应用放大试验阶段。

>>转化成果,全面推进燃料电池技术产业化

基于持续开展创新突破工作,廖世军团队在燃料电池技术领域取得了多项重要研究进展,具体如下:

实际上,廖世军团队相比于国内外科研院所和大型企业科研队伍,在人数、设备等方面均不占优势。但就是师生员工的共同艰苦努力下,取得了一系列高水平技术成果,成为了国内氢能燃料电池技术的重要创新源头之一。

廖世军团队诸多科研成果为一大批氢能燃料电池企业及相关的新能源企业提供了重要技术支撑:

比如,与福建亚南电机有限公司开展合作,通过技术转移和技术服务,成功开发了具有国际先进水平的膜电极、高稳定性的水冷和风冷系列电堆,以及燃料电池电源系统和燃料电池车用发动机,相关技术产品已应用于国家重要领域或出口国外,为合作企业的战略转型提供了重要技术支撑。

在合作企业转化的燃料电池发动机系统成品(左)和增湿器成品(右)

比如与伊腾迪能源科技公司合作,成功开发出国产燃料电池增湿器,形成了功率1kW-60kW的系列产品,打破了国外产品对中国市场20年的垄断,结束了国内燃料电池增湿器完全依靠进口的历史,且产品价格仅为国外产品的四分之一,极大地促进了我国燃料电池和燃料电池汽车的产业发展。目前该系列产品已占领80%的国内市场,并出口美国。

此外,这支团队还开发了PEM纯水电解制氢技术,目前正在与广东省能源集团、雄韬、广州恒运公司等单位接洽磋商产品开发合作事宜。

历经10年磨砺,从难题攻关,到成果落地,廖世军与所组建的科研团队对推进国内燃料电池相关技术产业化做出了重要贡献。他们艰苦奋斗、矢志不渝致力于燃料电池技术开发及其应用的面貌,已为后续力量持续推进这一产业的发展树立了精神标杆。


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