當事業(yè)處在巔峰之時,放下海外的功名和安逸,回到國內重新開始……一般人難以理解加拿大國家工程院院士葉思宇的人生選擇,但他的回應總是非常簡單:“我只是想做點事?!痹跍睾偷恼Z言背后,他用行動展現(xiàn)著應對技術挑戰(zhàn)的強大自信,還有助力國家能源結構調整的滿腔熱情。
中國已提出實現(xiàn)2030年碳達峰、2060年碳中和的國際承諾,調整目前以化石能源為主的能源結構勢在必行。氫能來源多樣,能實現(xiàn)終端零排放、環(huán)境友好,且質量能源密度更遠超化石能源。所以氫能技術因此是減碳的關鍵,更成為新一輪科技革命和產業(yè)變革的競爭前沿。
氫能的擴大應用離不開燃料電池技術的提升。但中國的燃料電池處于發(fā)展初期,各個環(huán)節(jié)工藝不成熟,與國外先進水平有著一定的差距。作為國際公認燃料電池電催化和膜電極的領軍人物,葉思宇院士在電化學尤其是燃料電池方面具有30余年研發(fā)和產業(yè)化經驗。他的歸國有助于改變現(xiàn)狀,還增加了“并跑和趕超”的可能性。在他帶領下,被稱為燃料電池“芯片”的膜電極已經實現(xiàn)“高質低本”的自主化生產,產品已經進入世界先進水平之列。
葉思宇院士
“我們常說超越世界先進水平,但可能是超越世界今天的先進水平。但別人也在進步,我們還要不停地奔跑。”葉思宇審慎地說道。新的事業(yè)剛剛起步,他隨時準備迎接更多挑戰(zhàn)。
立志:研發(fā)成果要為世人所用
1988年,學習電化學的博士生葉思宇從廈門大學畢業(yè)。此后他赴德國杜伊斯堡大學求學,在德國完成第一個博士后研究。
“以前我的終極目標可能是當名科學家或者教授,但德國的導師給了我另一種影響。”葉思宇回憶,在德國留學期間,他和同事曾被邀請去福特公司參觀。參觀過程中,福特的工程師突然發(fā)問:“知不知道我們用的汽車噴涂油漆配方專利是哪里來的?”葉思宇當時一頭霧水。
對方立即指出,專利人正是站在身旁的弗里茨·貝克(Fritz Beck)導師。不僅如此,導師關于化工和材料的研究,都在工業(yè)界得到了廣泛應用,這當時讓一眾人好生佩服。
“你發(fā)幾篇論文,除非獲得諾貝爾獎,否則沒有幾個人會記住你,但是一輛車20年還在用你的配方,這種影響非常深遠?!比~思宇說,貝克導師不斷向他灌輸產業(yè)化導向研究的重要性,自己第一個專利也是在其指導下完成?!爱敃r我個人都沒想到申請專利。后來我就先申請專利,申請下來后再發(fā)表文章?!?/p>
1991年,葉思宇再赴加拿大魁北克大學繼續(xù)博士后深造。博士后出站后,他在魁北克水電公司研究院擔任高級研究員。
在1999年一次公司間的交流中,他激起了巴拉德公司副總裁(也是后來葉思宇提名為院士的第一推薦人)的愛才之心。巴拉德1989年就開始從事質子交換膜燃料電池開發(fā)和研制業(yè)務 ,目前已是世界上最重要的燃料電池生產商 ,擁有世界一流的先進技術。
在力邀之下,葉思宇2000年加入了巴拉德,當時他已經40歲??笨怂姽狙芯吭菏且患艺械墓矙C構,工作穩(wěn)定。即便葉思宇離開后,研究院還給了他停薪留職。但葉思宇堅持了自己的選擇?!拔也辉敢饧兇獍l(fā)完論文就了事,更希望自己的研發(fā)有一天變成真正的產品,為世人所使用?!彼f。
攻堅:技術突破奠定燃料汽車產業(yè)化基礎
上世紀60及70年代,氫燃料電池應用在載人登月的“阿波羅”飛船上??茖W家們在努力將氫燃料電池的使用從航天領域擴展到更大范圍。巴拉德則希望進一步改善氫燃料電池性能,以符合汽車領域的應用要求。葉思宇承擔起燃料電池研發(fā)的任務。
對于氫能源的使用,燃料電池非常重要
葉思宇與團隊研發(fā)出抗反極催化劑,解決了氫燃料電池車的冷啟動問題。2002年他因此被破格提拔為巴拉德公司首席科學家。此后他還開發(fā)了抗碳腐蝕的陰極催化劑層,以延長燃料電池的壽命。這些關于燃料電池電堆冷啟動和耐久性技術的發(fā)明,從根本上推動了整個燃料電池產業(yè)的商業(yè)化進程。
與單純作為能源儲存裝置的鋰電池不同,氫燃料電池是能源轉換裝置,注入的氫氣通過電化學反應產生電流。
膜電極被稱為燃料電池的芯片,是因它決定著燃料電池的性能、壽命及成本。簡單而言,膜電極主要由質子交換膜,催化層以及氣體擴散層組成。在質子交換膜一側的陽極上,氫氣被鉑催化劑分解為電子和質子;質子可以穿過質子交換膜,與空氣中的氧和陽極放出并經外電路傳導的電子在陰極生成水排出,產生電流。,
而葉思宇帶隊開發(fā)出世界最高水平的燃料電池催化劑,直接領導了燃料電池核心組件膜電極的生產工藝過程開發(fā),使巴拉德公司成為世界上極少數(shù)幾個能大規(guī)模工業(yè)化生產膜電極的先進企業(yè)。
“當時我加入巴拉德的愿望實現(xiàn)了,我們研發(fā)的產品組裝進入了小轎車、大巴、叉車和發(fā)電設備,很多車我還開過,這種感覺真是非常好?!比~思宇說道。
葉思宇2018年當選為加拿大工程院院士
因為在氫燃料電池產業(yè)化方面的卓越貢獻,葉思宇2018年當選為加拿大工程院院士。
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