高校，推動(dòng)氫能普及的主力軍

1874年，凡爾納在小說《神秘島》中寫道：“總有一天，水可以被電解為氫和氧，并用作燃料，而構(gòu)成水的氫和氧，將會(huì)成為供暖和照明的無限能源。”曾經(jīng)的科幻，正照進(jìn)現(xiàn)實(shí)——千瓦級(jí)氫動(dòng)力電源，可驅(qū)動(dòng)觀光車穩(wěn)定行駛；百瓦級(jí)氫動(dòng)力電源，輕巧便攜，可作為野外工作、科考等場(chǎng)景下的應(yīng)急電源……近年來，氫能正快速融入百姓的生活。

氫能被譽(yù)為“21世紀(jì)終極能源”。據(jù)國(guó)際氫能委員會(huì)發(fā)布的《氫能源未來發(fā)展趨勢(shì)調(diào)研報(bào)告》，預(yù)計(jì)到2050年，氫能源需求量將是目前的10倍。不過，氫能源的市場(chǎng)前景雖然光明且已有多個(gè)國(guó)家出臺(tái)了支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，但在商用化道路上，如何廉價(jià)地大規(guī)模制氫等難題仍待破解。

高校作為科研主力軍，在推動(dòng)氫能普及上一直走在社會(huì)前沿。這期整理了國(guó)內(nèi)部分高校在氫能研究方面的技術(shù)突破，以饗讀者。

天津大學(xué)

聚力新能源，賦能可持續(xù)未來

研發(fā)了高性能氫燃料電池

2024年1月，天津大學(xué)焦魁教授團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出具有超高功率密度的質(zhì)子交換膜燃料電池，其性能比目前市面上的主流同類產(chǎn)品提升近兩倍，相關(guān)成果已發(fā)表在國(guó)際權(quán)威能源研究期刊《焦耳》上。

為應(yīng)對(duì)全球氣候變化、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，全球能源系統(tǒng)正在經(jīng)歷深刻轉(zhuǎn)型。氫能作為一種潛力巨大的清潔能源，在此進(jìn)程中發(fā)揮著重要作用。氫燃料電池被視為最有前景的氫能應(yīng)用技術(shù)之一。然而，如何提高氫燃料電池的體積功率密度成為目前技術(shù)上的重大挑戰(zhàn)。

焦魁教授團(tuán)隊(duì)對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重構(gòu)，集成新的組件，改善了氣—水—電—熱傳遞路徑，成功研發(fā)了超薄、具有超高功率密度的燃料電池；團(tuán)隊(duì)還通過引入由靜電紡絲技術(shù)制成的超薄碳納米纖維薄膜及泡沫鎳，去除了傳統(tǒng)的氣體擴(kuò)散層和溝脊流道，有效降低了約90%的膜電極組件厚度，降低了80%以上的反應(yīng)物擴(kuò)散導(dǎo)致的傳質(zhì)損失，最終將燃料電池的體積功率密度提升近兩倍。

經(jīng)團(tuán)隊(duì)估算，采用這種新型燃料電池結(jié)構(gòu)的電堆峰值體積功率密度有望達(dá)到9.8千瓦每升。這項(xiàng)成果不僅為質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了重要的指導(dǎo)，也預(yù)示著清潔能源領(lǐng)域邁向新高度的可能性。

聚焦儲(chǔ)能領(lǐng)域“高精尖缺”人才培養(yǎng)

近年來，以可再生能源利用技術(shù)為主的新興能源技術(shù)蓬勃興起，儲(chǔ)能技術(shù)成為關(guān)鍵技術(shù)之一。

天津大學(xué)以國(guó)家儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱“儲(chǔ)能平臺(tái)”）為契機(jī)、以儲(chǔ)能學(xué)科專業(yè)為主體、以校內(nèi)各優(yōu)勢(shì)學(xué)科為支撐，聯(lián)合儲(chǔ)能行業(yè)龍頭企業(yè)，深入推進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)的交叉學(xué)科研究和產(chǎn)教融合探索，打通儲(chǔ)能領(lǐng)域人才鏈、創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈，為國(guó)家培養(yǎng)能夠引領(lǐng)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的卓越工程師和科學(xué)家。

“雖然剛進(jìn)入新能源領(lǐng)域?qū)W習(xí)，但仿佛已從山腳看到了山巔。”陳擁是天津大學(xué)儲(chǔ)能科學(xué)與工程專業(yè)的第一批本科生。入學(xué)不久，專業(yè)基礎(chǔ)課“儲(chǔ)能科學(xué)與工程概論”就給了他極大的震撼——課程第一講的教師竟然是電力系統(tǒng)領(lǐng)域知名專家、中國(guó)工程院院士王成山。其后，一眾學(xué)科“頂流”專家輪流授課。

儲(chǔ)能平臺(tái)突破現(xiàn)有專業(yè)、學(xué)院、行業(yè)的限制，通過共建學(xué)院聯(lián)聘、校外資源挖掘和國(guó)外人才引進(jìn)等方式，打造跨學(xué)科、復(fù)合型、高層次的師資團(tuán)隊(duì)。這是儲(chǔ)能平臺(tái)的一大優(yōu)勢(shì)，而這一優(yōu)勢(shì)也同樣被運(yùn)用到學(xué)校的人才培養(yǎng)上。

儲(chǔ)能平臺(tái)常務(wù)副主任焦魁介紹，目前儲(chǔ)能平臺(tái)已經(jīng)形成了以3名院士為帶頭人，由20余名國(guó)家級(jí)領(lǐng)軍人才、40余名國(guó)家級(jí)青年人才領(lǐng)銜的跨學(xué)科、復(fù)合型、高層次科研教學(xué)團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能領(lǐng)域的全環(huán)節(jié)和全鏈條覆蓋。

除了打造頂級(jí)的科研教學(xué)團(tuán)隊(duì)，天津大學(xué)還與相關(guān)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才：在本科生培養(yǎng)階段全面引入行業(yè)內(nèi)的企業(yè)參與教學(xué)和育人；在研究生培養(yǎng)階段實(shí)行“雙導(dǎo)師”制，同時(shí)支持專項(xiàng)博士生參與企業(yè)的研發(fā)項(xiàng)目，支持博士生依托企業(yè)的科研條件和重大研發(fā)項(xiàng)目開展博士學(xué)位論文研究，并鼓勵(lì)企業(yè)優(yōu)秀青年技術(shù)骨干申請(qǐng)攻讀定向博士生。據(jù)了解，目前儲(chǔ)能平臺(tái)已與國(guó)家電網(wǎng)、中汽研、濰柴等數(shù)十家儲(chǔ)能行業(yè)頂尖企業(yè)開展了科技攻關(guān)合作，與國(guó)家能源集團(tuán)、中石化、比亞迪等企業(yè)簽署了人才聯(lián)合培養(yǎng)協(xié)議，并正與國(guó)網(wǎng)天津市電力公司籌備聯(lián)合掛牌“國(guó)家儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)教融合創(chuàng)新平臺(tái)實(shí)訓(xùn)基地”。

與人才培養(yǎng)同步開展的還有和企業(yè)更加深入的合作。在新型電力系統(tǒng)儲(chǔ)能并網(wǎng)調(diào)控和關(guān)鍵裝備技術(shù)領(lǐng)域，天津大學(xué)與中國(guó)南方電網(wǎng)公司聯(lián)合成立了“南方電網(wǎng)公司—天津大學(xué)智能配用電與儲(chǔ)能”聯(lián)合研究院。在儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和混合儲(chǔ)能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，天津大學(xué)與許繼集團(tuán)合作開發(fā)了百兆瓦級(jí)鋰離子儲(chǔ)能電站故障特性模擬系統(tǒng)及相關(guān)測(cè)試平臺(tái)。在儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)與政策研究領(lǐng)域，天津大學(xué)與國(guó)家電網(wǎng)合作開展了基于“雙碳”背景的后勤資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)保障模式研究……

天津大學(xué)名片

天津大學(xué)坐落于天津，是教育部直屬高校，是首批全國(guó)重點(diǎn)大學(xué)，是首批國(guó)家“985工程”和“211工程”建設(shè)高校，是“雙一流”建設(shè)A類高校。

學(xué)校堅(jiān)持“強(qiáng)工、厚理、振文、興醫(yī)”的發(fā)展理念，形成了工科優(yōu)勢(shì)明顯，理工結(jié)合，經(jīng)、管、文、法、醫(yī)、教育、藝術(shù)等多學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合學(xué)科布局。學(xué)校現(xiàn)有74個(gè)本科專業(yè)，47個(gè)一級(jí)學(xué)科碩士點(diǎn)，34個(gè)一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)，30個(gè)博士后科研流動(dòng)站。

在四輪學(xué)科評(píng)估中，學(xué)校的化學(xué)工程與技術(shù)獲評(píng)A+，光學(xué)工程、管理科學(xué)與工程、機(jī)械工程、儀器科學(xué)與技術(shù)獲評(píng)A，城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)、動(dòng)力工程及工程熱物理、環(huán)境科學(xué)與工程、建筑學(xué)、軟件工程、力學(xué)、土木工程、材料科學(xué)與工程、水利工程獲評(píng)A-。

西安交通大學(xué)

聚焦“未來新風(fēng)口”——新能源

“握住”氫，開啟未來能源之路

氫能作為一種零碳排放的清潔能源，肩負(fù)著實(shí)現(xiàn)碳中和的重要使命，被廣泛應(yīng)用于航空航天、陸運(yùn)水運(yùn)等領(lǐng)域。然而，氫易燃易爆。因此，儲(chǔ)氫技術(shù)是目前大規(guī)模推廣氫的瓶頸，也是科學(xué)家們一直在研究的一項(xiàng)技術(shù)難題。

西安交通大學(xué)張錦英教授決心攻克這項(xiàng)技術(shù)難題，填補(bǔ)能源與應(yīng)用之間的斷層，讓科技成果為民所用。

然而，要設(shè)計(jì)出理想的儲(chǔ)能方案并非易事，除了要獲取并研究大量的原材料，還要系統(tǒng)地考慮具體的應(yīng)用難題。張錦英教授團(tuán)隊(duì)只能在實(shí)驗(yàn)室里結(jié)合理論試驗(yàn)材料的應(yīng)用反應(yīng)，尋找每一個(gè)可能的突破口。

經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)，張錦英教授團(tuán)隊(duì)終于研究出了一種高密度固態(tài)儲(chǔ)氫材料——石墨烯界面納米閥固態(tài)儲(chǔ)氫材料，進(jìn)而研制出了一套高效儲(chǔ)氫用氫的專業(yè)設(shè)備。

張錦英教授介紹，常見的高容量固態(tài)儲(chǔ)氫材料存在釋氫溫度高、釋氫氫氣不純、釋氫動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定、釋氫反應(yīng)系統(tǒng)復(fù)雜等性能缺陷，而他們團(tuán)隊(duì)開發(fā)的這種新型儲(chǔ)氫材料則很好地解決了這些問題。

石墨烯界面納米閥固態(tài)儲(chǔ)氫材料不僅能夠?qū)崿F(xiàn)超高的儲(chǔ)氫釋氫密度，還具有超低的釋氫溫度，同時(shí)，這種材料還具有超高的安全穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了常溫常壓下儲(chǔ)氫、釋氫，即使在罐體被破壞的情況下氫氣也不會(huì)快速泄漏，使氫能走向民用成為可能。此外，這種材料還具有釋氫氫氣純度高、連接簡(jiǎn)單、加載方便等優(yōu)勢(shì)。

這一研究成果相當(dāng)于把氫氣“握在手里”。

目前，張錦英教授團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行基于此新型儲(chǔ)氫技術(shù)的便攜式氫能電源、氫能源電動(dòng)車等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)。

瞄準(zhǔn)世界能源科學(xué)技術(shù)前沿

經(jīng)過多年深耕，西安交通大學(xué)已在新能源和能源新技術(shù)領(lǐng)域取得了一批創(chuàng)新性成果。

·重型燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域的跨越·

重型燃?xì)廨啓C(jī)是高新技術(shù)密集的重大裝備，是高效清潔發(fā)電系統(tǒng)的核心動(dòng)力裝備和先進(jìn)船艦的驅(qū)動(dòng)設(shè)備等，具有極高的戰(zhàn)略地位和巨大的市場(chǎng)潛力。長(zhǎng)期以來，只有美國(guó)、日本、德國(guó)等極少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家能夠自主研發(fā)重型燃?xì)廨啓C(jī)。

西安交通大學(xué)王鐵軍團(tuán)隊(duì)在我國(guó)無核心技術(shù)、無驗(yàn)證手段、無系統(tǒng)基礎(chǔ)研究的條件下，以攻克“卡脖子”關(guān)鍵核心技術(shù)為使命，通過校企協(xié)同創(chuàng)新，將基礎(chǔ)理論研究融入企業(yè)實(shí)踐，攻克了先進(jìn)重型燃?xì)廨啓C(jī)高溫葉片熱障涂層制備的關(guān)鍵核心技術(shù)，研發(fā)了高溫強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)裝置，建成了綜合冷效實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，初步形成了我國(guó)重型燃?xì)廨啓C(jī)高溫葉片熱障涂層制備與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證能力。

2019年9月27日，我國(guó)首臺(tái)F級(jí)50兆瓦重型燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)點(diǎn)火試驗(yàn)一次成功。這標(biāo)志著我國(guó)在重型燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域，歷經(jīng)多年的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，擁有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，打破了國(guó)外封鎖，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)重型燃?xì)廨啓C(jī)制造從“0”到“1”的跨越。

·玩轉(zhuǎn)核動(dòng)力系統(tǒng)的科研團(tuán)隊(duì)·

在西安交通大學(xué)，有一個(gè)團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持相關(guān)研究十余年，憑借“先進(jìn)核動(dòng)力系統(tǒng)多因素跨維度強(qiáng)耦合動(dòng)態(tài)分析技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目摘得2017年國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，這個(gè)團(tuán)隊(duì)就是蘇光輝科研團(tuán)隊(duì)。

核動(dòng)力系統(tǒng)龐雜且運(yùn)行工況多變，呈現(xiàn)多相態(tài)、多因素、病態(tài)強(qiáng)耦合等特點(diǎn)，傳統(tǒng)一維系統(tǒng)分析方法具有很大保守性和不確定度，傳統(tǒng)三維實(shí)體建模方法又因無法處理堆芯等龐雜結(jié)構(gòu)而難以實(shí)現(xiàn)精細(xì)分析。

“國(guó)外系統(tǒng)價(jià)格高，模擬場(chǎng)景不全面，我們便下決心研發(fā)自己的系統(tǒng)。”從2002年開始，蘇光輝科研團(tuán)隊(duì)就從先進(jìn)的理論模型出發(fā)，針對(duì)先進(jìn)核動(dòng)力系統(tǒng)開展了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

經(jīng)過14年持續(xù)攻關(guān)，蘇光輝科研團(tuán)隊(duì)針對(duì)核動(dòng)力系統(tǒng)跨維度多因素強(qiáng)耦合熱工安全特性難題，建立了先進(jìn)核動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備稠密結(jié)構(gòu)的多孔介質(zhì)自適應(yīng)求解模型和多區(qū)動(dòng)態(tài)非平衡模型，發(fā)明了全系統(tǒng)跨維度多因素動(dòng)態(tài)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了核心設(shè)備、主回路系統(tǒng)、專設(shè)安全系統(tǒng)等全系統(tǒng)耦合分析，滿足了國(guó)家重大核電工程和國(guó)防核動(dòng)力建設(shè)的需求。

目前，該項(xiàng)目成果已被推廣到國(guó)內(nèi)多家單位，解決了先進(jìn)核動(dòng)力系統(tǒng)跨維度精確分析的技術(shù)難題，產(chǎn)生了重大社會(huì)效益和重要國(guó)防意義。

·將煤炭化學(xué)能轉(zhuǎn)化為氫能·

煤炭是當(dāng)前我國(guó)的主要能源，然而，大量燃煤會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。傳統(tǒng)燃煤、煤氣化鍋爐及其發(fā)電技術(shù)等均采用“一把火燒煤”的形式，總能效和煤電轉(zhuǎn)化率低、污染嚴(yán)重、耗水量大，脫硫、脫氮、消除粉塵及二氧化碳代價(jià)高昂。

由中國(guó)科學(xué)院院士、西安交通大學(xué)動(dòng)力工程多相流國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任郭烈錦教授帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)，歷經(jīng)20年科技攻關(guān)，研發(fā)出了“煤炭超臨界水氣化制氫發(fā)電多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)”（俗稱“超臨界水蒸煤”）。這一技術(shù)成功將煤炭化學(xué)能直接高效轉(zhuǎn)化為氫能，從源頭上根除了硫化物、氮化物等氣體污染物以及PM2.5等粉塵顆粒物的生成和排放。

……

要想實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，中國(guó)必定要轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、進(jìn)行能源革命，而這其中有許多“卡脖子”問題亟待解決。為助力我國(guó)的能源革命，西安交通大學(xué)瞄準(zhǔn)世界能源科學(xué)技術(shù)前沿，在新能源創(chuàng)新領(lǐng)域貢獻(xiàn)著屬于自己的力量。

西安交通大學(xué)名片

1896年，盛宣懷在上海創(chuàng)建南洋公學(xué)；1921年，學(xué)校定名為交通大學(xué)；1956年，交通大學(xué)主體內(nèi)遷西安；1957年，學(xué)校分設(shè)為交通大學(xué)西安、上海兩個(gè)部分，實(shí)行統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)；1959年，交通大學(xué)西安部分定名為西安交通大學(xué)；2000年，西安交通大學(xué)、西安醫(yī)科大學(xué)、陜西財(cái)經(jīng)學(xué)院三校合并組成新的西安交通大學(xué)。

學(xué)校首批進(jìn)入國(guó)家“211工程”和“985工程”建設(shè)學(xué)校，2017 年入選國(guó)家首輪“雙一流”建設(shè)A類高校，2022 年入選國(guó)家第二輪“雙一流”建設(shè)高校。

在第四輪學(xué)科評(píng)估中，學(xué)校的動(dòng)力工程及工程熱物理、電氣工程獲評(píng)A+，數(shù)學(xué)、力學(xué)、機(jī)械工程、工商管理獲評(píng)A，應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)、馬克思主義理論、材料科學(xué)與工程、電子科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、管理科學(xué)與工程、公共管理獲評(píng)A-。

武漢理工大學(xué)

打造人類美好的未來

氫燃料電池的“探路者”

“科研‘無人區(qū)’的競(jìng)爭(zhēng)，有兩種絕對(duì)的場(chǎng)景：一種是你在前面狂奔，看不到后面的對(duì)手；一種是別人在前面狂奔，你也看不到前面的對(duì)手。” 武漢理工大學(xué)首席教授、武漢理工氫電科技公司創(chuàng)始人潘牧，回憶起2000年我國(guó)氫燃料電池的起步期時(shí)，無奈地苦笑說，“當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)研究氫能源的窘?jīng)r，就是后者，更苦的是，我們跟跑、并跑了20多年！”

潘牧教授團(tuán)隊(duì)當(dāng)時(shí)瞄準(zhǔn)的是氫燃料電池的最核心部件，被譽(yù)為燃料電池“芯片”的膜電極。

“研發(fā)的日子很苦，每天實(shí)驗(yàn)室、食堂、宿舍三點(diǎn)一線，戰(zhàn)線長(zhǎng)，壓力大，畢業(yè)后班上超九成的同學(xué)都先后更換到鋰電池、芯片、新材料等賽道。”堅(jiān)守在氫燃料電池領(lǐng)域的學(xué)生屈指可數(shù)，現(xiàn)任武漢理工氫電科技公司總經(jīng)理的田明星就是其中一員，他說，坐穩(wěn)坐熱“冷板凳”，是武漢理工氫電科技公司企業(yè)創(chuàng)新文化的基本傳承。

2006年，潘牧教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)率先自主研發(fā)出“CCM”型膜電極，并孵化出中國(guó)第一家專業(yè)膜電極公司進(jìn)行膜電極產(chǎn)業(yè)化研究。一年后，潘牧教授作為中國(guó)代表赴美制定燃料電池國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其隨身攜帶的膜電極產(chǎn)品被美國(guó)公司訂購一空，先后為沃爾瑪、亞馬遜等裝備了數(shù)萬臺(tái)燃料電池物流叉車。

2018年，擁有10余年技術(shù)積累的武漢理工氫電科技公司應(yīng)運(yùn)而生，其自主研發(fā)的膜電極先后出口至美國(guó)、德國(guó)、韓國(guó)等10多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)膜電極對(duì)國(guó)外產(chǎn)品壟斷的反向輸出。

2021年，潘牧教授團(tuán)隊(duì)完成的“低鉑、高效燃料電池膜電極組件制備技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目，獲得湖北省技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

小小一片膜，內(nèi)藏大能量。20多年，潘牧教授帶領(lǐng)中國(guó)膜電極從跟跑到領(lǐng)跑，昔日黑暗中的探索者，今日手擎火把照亮了行業(yè)前行路。在潘牧教授心中，這一片片小小的薄膜不僅僅是他的產(chǎn)品，更是人類美好的未來。

在前沿科學(xué)領(lǐng)域的豐碩成果

武漢理工大學(xué)自2000年5月合并組建以來，共獲得國(guó)家級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)39項(xiàng)（其中學(xué)校作為第一完成單位23項(xiàng)），省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)特等獎(jiǎng)、一等獎(jiǎng)104項(xiàng)（其中學(xué)校作為第一完成單位65項(xiàng)），社會(huì)科技獎(jiǎng)勵(lì)特等獎(jiǎng)、一等獎(jiǎng)92項(xiàng)（其中學(xué)校作為第一完成單位32項(xiàng)）。這里，我們從“基礎(chǔ)與交叉前沿科學(xué)原始創(chuàng)新”“服務(wù)建材行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)”“服務(wù)交通行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)”“服務(wù)汽車行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)”四個(gè)板塊展示武漢理工大學(xué)科研人員在能源技術(shù)等方面的創(chuàng)新突破。

在基礎(chǔ)與交叉前沿科學(xué)原始創(chuàng)新領(lǐng)域，他們提出了熱電磁全固態(tài)能源轉(zhuǎn)換新材料的科學(xué)概念，發(fā)現(xiàn)了熱電磁耦合產(chǎn)生的材料新效應(yīng)與新功能，開創(chuàng)了高效熱電磁全固態(tài)能源轉(zhuǎn)換新材料及其變革性技術(shù)的新領(lǐng)域；他們揭示了光催化材料微結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，提出了梯形異質(zhì)結(jié)的新概念，顛覆了人們對(duì)傳統(tǒng)II型和Z型異質(zhì)結(jié)的認(rèn)識(shí)，為發(fā)展新一代高效光催化材料指明了方向；他們建造了國(guó)際上第一臺(tái)超高倍聚光大型太陽能熱電—光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)；他們結(jié)合質(zhì)子交換膜電解水制氫，開辟了低成本綠色化制氫的前沿技術(shù)領(lǐng)域……

在服務(wù)建材行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)方面，他們發(fā)明了水泥燒成過程中低能耗與低環(huán)境負(fù)荷燒成技術(shù)，創(chuàng)新了開流管磨磨內(nèi)選粉理論與關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出了低碳膠凝材料、水泥綠色制成等系列關(guān)鍵技術(shù)，助推我國(guó)水泥工業(yè)核心技術(shù)引領(lǐng)世界水泥工業(yè)的發(fā)展；他們建立了有機(jī)/無機(jī)水泥基復(fù)合材料的理論設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了混凝土材料強(qiáng)度韌性、工作性能的全面提升，指導(dǎo)制備出多類新型高性能混凝土材料，持續(xù)服務(wù)與支撐百余項(xiàng)國(guó)家重大工程建設(shè)……

在服務(wù)交通行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)方面，他們開拓了新能源船用技術(shù)的研究方向，研制出了船舶能效管理系統(tǒng)、船用光伏系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器等關(guān)鍵系統(tǒng)和設(shè)備。這些系統(tǒng)和設(shè)備在內(nèi)河和遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船、科考船、公務(wù)船等方面得到推廣應(yīng)用，且還出口至印度尼西亞和菲律賓等國(guó)……

在服務(wù)汽車行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)方面，他們研制出了“楚天一號(hào)”燃料電池樣車和金屬板燃料電池電堆，建成了我國(guó)最大的膜電極生產(chǎn)基地，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)燃料電池高技術(shù)產(chǎn)品的首次批量出口，打破了燃料電池“芯片”一直被美、英壟斷的局面……

武漢理工大學(xué)在跨越發(fā)展、內(nèi)涵發(fā)展的征程中，實(shí)現(xiàn)了整體實(shí)力的重大提升，各項(xiàng)事業(yè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，形成了一大批具有原創(chuàng)性和社會(huì)影響力的高水平科技成果，在服務(wù)國(guó)家重大戰(zhàn)略、服務(wù)國(guó)防建設(shè)、服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、服務(wù)國(guó)家重大工程等方面做出了重大貢獻(xiàn)。

武漢理工大學(xué)名片

武漢理工大學(xué)是教育部直屬的全國(guó)重點(diǎn)大學(xué)，是教育部和交通運(yùn)輸部等部委共建高校，是國(guó)家“211工程”和“雙一流”建設(shè)高校。

學(xué)校的辦學(xué)歷史起源于1898年建立的湖北工藝學(xué)堂，辦學(xué)120多年來，學(xué)校共培養(yǎng)了近70萬名高級(jí)專門人才，是教育部直屬高校中為建材建工、交通、汽車“三大行業(yè)”培養(yǎng)人才最多的學(xué)校，也是這“三大行業(yè)”進(jìn)行高層次人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新的重要基地。

在第四輪學(xué)科評(píng)估中，學(xué)校的材料科學(xué)與工程獲評(píng)A+，機(jī)械工程、交通運(yùn)輸工程、設(shè)計(jì)學(xué)、馬克思主義理論獲評(píng)B+。

福州大學(xué)

助力新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展

“氨—?dú)洹鞭D(zhuǎn)換，又一個(gè)新能源賽道

2023年9月1日，福建省科技廳公布了4個(gè)2023年度科技成果轉(zhuǎn)化典型案例。其中，福州大學(xué)“氨—?dú)洹本G色能源技術(shù)專利轉(zhuǎn)化運(yùn)用榜上有名。該技術(shù)由福州大學(xué)化工學(xué)院院長(zhǎng)、化肥催化劑國(guó)家工程研究中心主任江莉龍及其團(tuán)隊(duì)開發(fā)完成，形成了以氨為儲(chǔ)氫介質(zhì)的“氨—?dú)洹眱?chǔ)能與發(fā)電技術(shù)路線。

當(dāng)下，以制氫、儲(chǔ)氫、運(yùn)氫、用氫為主的氫能產(chǎn)業(yè)鏈存在儲(chǔ)運(yùn)難、本質(zhì)安全性弱等痛點(diǎn)，為此，國(guó)際社會(huì)高度關(guān)注一種高效、安全的氫能載體——氨。基于此，依托福州大學(xué)建設(shè)，由魏可鎂院士創(chuàng)建、江莉龍研究員領(lǐng)銜的化肥催化劑國(guó)家工程研究中心，率先在國(guó)際上開展以氨為儲(chǔ)氫介質(zhì)的“氨—?dú)洹眱?chǔ)能與發(fā)電技術(shù)路線研究。

“合成氨催化技術(shù)是我們中心的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在我們利用新一代高效合成氨催化劑，通過液氨把氫存儲(chǔ)在氣瓶里，再通過氨熱催化分解轉(zhuǎn)化成氫氣，進(jìn)而再發(fā)出電來。”江莉龍說，“氨分解后會(huì)生成氫氮混合氣，而氫氮混合氣可不經(jīng)分離，直接進(jìn)入燃料電池發(fā)電，目前這個(gè)技術(shù)已處于初步商業(yè)化應(yīng)用階段。”

2022年，福州大學(xué)與紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司、北京三聚環(huán)保新材料有限公司成立合資公司——福大紫金氫能科技股份有限公司；同年2月，福大紫金氫能科技股份有限公司成功開發(fā)了3千瓦級(jí)的“氨—?dú)洹比剂想姵匕l(fā)電站并正式交付中國(guó)鐵塔股份有限公司（龍巖分公司）。這是國(guó)內(nèi)首座“氨—?dú)洹比剂想姵匕l(fā)電站，實(shí)現(xiàn)了氫的即產(chǎn)即用和安全高效發(fā)電，解決了氫氣的儲(chǔ)存、運(yùn)輸難題，具有零碳排放、高效率、高安全性、無噪聲、在線檢測(cè)、智能控制、多能聯(lián)供等綜合優(yōu)勢(shì)，可滿足醫(yī)院、學(xué)校等場(chǎng)所對(duì)安靜可靠應(yīng)急用電的需求，也可為通信基站、數(shù)據(jù)中心、海島等地方的應(yīng)急備電、離網(wǎng)供電及熱電聯(lián)供提供安全清潔高效的解決方案。

重視新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

福州大學(xué)校長(zhǎng)付賢智院士提出，要面向國(guó)家“雙碳”重大戰(zhàn)略目標(biāo)，圍繞生態(tài)福建建設(shè)，根據(jù)福建省的實(shí)際情況，堅(jiān)持“需求牽引，突破瓶頸”，布局新能源專業(yè)，助力地方能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

福州大學(xué)高度重視氫能等新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，成立了由加拿大“三院”（加拿大皇家科學(xué)院、加拿大工程院、加拿大工程研究院）院士張久俊領(lǐng)銜的新能源材料與工程研究院。新能源材料與工程研究院以“綠氫制備與利用”“先進(jìn)儲(chǔ)能材料”為突破點(diǎn)，面向新能源產(chǎn)業(yè)，研究前沿理論和先進(jìn)技術(shù)，致力于開發(fā)核心材料與關(guān)鍵部件。

此外，學(xué)校還對(duì)接廣東國(guó)鴻氫能科技有限公司等新能源行業(yè)領(lǐng)頭企業(yè)，在人才培養(yǎng)、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)等方面建立戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，旨在校企協(xié)同解決我國(guó)發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)存在的“卡脖子”難題，助力福建省綠色經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展，為加速國(guó)內(nèi)新一代“零碳”新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展和保障國(guó)家能源安全、推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展開辟新航道。

福州大學(xué)名片

福州大學(xué)是國(guó)家“雙一流”建設(shè)高校、國(guó)家“211工程”重點(diǎn)建設(shè)大學(xué)、福建省人民政府與教育部共建高校。學(xué)校創(chuàng)建于1958年，現(xiàn)已發(fā)展成為一所以工為主，理工結(jié)合，理、工、經(jīng)、管、文、法、藝等多學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的重點(diǎn)大學(xué)。

在第四輪學(xué)科評(píng)估中，學(xué)校的化學(xué)獲評(píng)A-，管理科學(xué)與工程、工商管理獲評(píng)B+。

我國(guó)氫能與氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展即將駛?cè)肟燔嚨溃瑩?jù)最新數(shù)據(jù)顯示，截至2022年8月，我國(guó)現(xiàn)存氫能相關(guān)企業(yè)2675家，涉氫上市公司150多家！

氫能與氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，核心是技術(shù)，關(guān)鍵在人才。然而，目前我國(guó)氫能與氫燃料電池在技術(shù)儲(chǔ)備、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、人才隊(duì)伍等方面都較為薄弱，與國(guó)際先進(jìn)水平尚有差距。

2019年，“氫能技術(shù)應(yīng)用”專業(yè)入選《普通高等學(xué)校高等職業(yè)教育（專科）專業(yè)目錄》，成為專科專業(yè)。長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等專科學(xué)校等學(xué)校設(shè)立了該專業(yè)。隨后，2022年2月，經(jīng)教育部發(fā)文批準(zhǔn)，“氫能科學(xué)與工程”專業(yè)被正式列入《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》。該專業(yè)屬于工學(xué)、能源動(dòng)力類，修業(yè)年限為四年。目前僅有華北電力大學(xué)增設(shè)了這一專業(yè)。華北電力大學(xué)官方微信指出，在該校大電力學(xué)科體系的支撐下，氫能科學(xué)與工程專業(yè)以動(dòng)力工程及工程熱物理、化學(xué)工程等學(xué)科為牽引，有機(jī)融合制氫模塊、氫儲(chǔ)運(yùn)模塊、氫安全模塊、氫動(dòng)力模塊等多個(gè)氫能模塊課程。

氫能科學(xué)與工程專業(yè)正式成為本科專業(yè)，對(duì)氫能人才培養(yǎng)會(huì)很有幫助，但基于氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)門檻高，具有跨學(xué)科、跨行業(yè)等特點(diǎn)，我國(guó)還需要加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研融合建設(shè)，以進(jìn)一步提升氫能產(chǎn)業(yè)的人才質(zhì)量。