告别积累近20年的海外科研资源,毅然回国报效,转向攻克氢能领域的“跨世纪”难题——烟台大学化学化工学院的胡建江教授,似乎是一个喜欢选择“挑战模式”的硬核“科学家”。
知难而“进”,方显科研本色
2000年前后,国际油价持续攀升,从1998年11月不到20美元每桶涨到2008年6月中旬超过180美元每桶。替代能源成为迫切需求。
氢能,作为干净绿色、可持续发展的二次能源,效率高、发电转化率可达55%,因此其制取、储存、运输、应用技术备受行业瞩目。航天化学动力方向出身的胡建江,从04年开始,将研究方向逐渐转向了氢能领域,尤其聚焦氢能的储运。
氢能储运,一直被认为是制约氢能源发展的最大瓶颈。目前常见的储氢方法有高压气态储氢、低温液态储氢和储氢材料储氢三种。高压气态储氢技术充放气速度快、但难度高、普遍存在安全隐患;低温液态储氢技术难度大、成本高,也非最佳选择。而固态储氢材料具有高的体积储氢密度、低工作压力和循环使用等特点,是最理想的储氢方式,也是储氢科研领域的前沿方向。
虽然针对于此的研究早在上世纪五六十年代就已开始,但各国科学家却一直找不到能满足移动供氢所要求的体积小、容量高且工作温度与PEM燃料电池匹配的完美储氢材料。胡建江的“硬核”选择可谓是知难而“进”。
从德国到新加坡,再返德国,胡建江辗转全球顶尖研究所、实验室,长期深耕固态储氢材料领域,期间承担过与瑞士“移动储氢功能材料(FuncHy)”项目、“中德合作可持续性能源开发(GCSFP)”项目及欧盟“燃料电池连接的固态氢气储罐(SSH2S)等欧洲储氢研究,在国际上首次采用氨基金属-金属合金二元供氢体系,成功完成与1kW高温质子膜燃料电池(PEMFC)的对接,对氨基金属类和复合金属氢化物储氢材料的研究处于国际领先水平。在国际学术界虽已颇具实力,但若所学未能用以报国,始终是一件憾事。
对于胡建江而言,祖国是“生于斯、长于斯”的故土,留学报国的理想信念深深扎根在他的心中。2014年,在祖国的召唤下,胡建江决心回国发展,这一次他义无反顾地踏上了牵挂多年的家园。
“氢”定港城,此心安处是吾乡
回国发展几年后的2018年,在一次机缘巧合下,胡建江来到烟台调研考察。宜人的气候环境、舒适的生活方式,让他对这里的印象极佳。参观烟大校园的途中,他发现学校氛围和校内设施也非常不错。烟台能源委员会这样的机构,更让他看到了与业内专家们一起讨论前沿技术、共同进步的机会。基于此,当烟台大学向胡建江发出邀请时,他选择欣然前往。
定居烟台后的生活正如胡建江曾经设想的样子。“这里的工作方式和风格灵活很多,科研上的交流更方便了,学校数据库信息丰富、资料完备,与我在德国时差异不大。出了校门就是海边,每当我工作累了,总会去那里走一走。”
2020年,胡建江来烟后也得到了烟台大学给予的各项政策支撑,尽管因为疫情,实验所需的进口设备到货情况受到一定影响,但胡建江去年还是带领团队成功申请了“实验室制公斤级储氢材料”“催化剂改善性能”两个专利,其学生今年也在纳米储氢材料制备项目上取得了突破性进展。胡建江告诉记者,酝酿了很久的新材料较大型供氢装置项目,待设备到位后也会立即启动,“现阶段我最大的目标就是用高容量、高性能材料,作出公斤级的供氢装置。”对于接下来的科研工作,胡建江已做足准备。
“灰氢”变“绿氢”,“双碳”之路加速度
近年来,胡建江致力于利用低成本的材料——尤其是国内较丰富的铝、镁资源——来制备高性能储氢材料,并已初见成果。不过,他对于氢能产业的宏伟愿景不止于此。
随着国家“双碳”目标的提出,山东省目前也将“推动绿色发展,绘就绿水青山齐鲁画卷”作为“十四五”期间的14项战略任务之一,烟台作为全省新旧动能转换三大核心城市之一,也在大力推行“双碳”发展。在胡建江看来,烟台不仅具有发展制氢产业的先天优势,更有推动“灰氢”向“绿氢”转变的有利条件。
“灰氢”,是指通过化石燃料,如煤炭石油气化、天然气重整等产生的氢气,生产成本较低,制氢技术较简单,但过程中会有二氧化碳等排放;“绿氢”,则是通过使用再生能源,如太阳能、风能、核能等制造的氢气,过程中基本没有碳排放。
烟台的石油化工产业比较发达,生产过程中的副产品含有纯度较高的氢气,但很多副产氢都被直接燃烧处理,并未得到充分利用,氢能发展大有潜力可挖;同时烟台的可再生能源资源丰富,新能源发展势头正劲,如果利用当地已初具规模的核能、风能、太阳能等制氢,则可实现真正的绿色环保。“现在固态储氢材料研究还主要集中在高校,成规模的产业化生产有一定难度,我一直在积极寻求合作对象,希望在不久的将来能实现从样机到工程化应用、产业化生产的跨越。”胡建江期待着。
心系家国,“硬核”科学家的“侠骨柔肠”
在科研工作之外,胡建江也并非闭锁在象牙塔内“两耳不闻窗外事”,尽管早年出国的他是一名无党派人士,但同样有颗“与党同心、爱国为民”的赤子心。
时间回溯到1998年,彼时胡建江正在德国德累斯顿工业大学攻读博士学位。国内一场毫无预兆的天灾,让这位海外游子骤然绷紧了心弦。这一年,长江暴发了全流域性的特大洪水,而胡建江的老家湖北就是受灾的主要区域之一。“当我从新闻上了解到家乡的灾情,立即萌生了为国家、为家乡人民做点事的强烈愿望。”经过所在研究所批准后,胡建江在千里之外的异国他乡发起了一场赈灾款募捐活动,并得到了同事们的积极响应。胡建江回忆:“当我把善款打出去的那一刻,心里为自己能帮上忙而无比欣慰。”
这次深刻的经历让他把关心公益的习惯延续至今,一直自发参加诸多捐款和植树类公益活动。因在海阳旅游期间很喜欢当地的风土人情,后来当听说有走访当地贫困居民的活动时,胡建江也主动加入其中并积极捐款捐物。这些回馈社会乡里的善行义举,在胡建江略显羞涩的叙述里显得平淡如水,但却像火把一样曾烘暖了许多人的心。
是“偏向虎山行”、挑战科研难题的“硬核”科学家,也是一腔赤子心,“柔肠系家国”的温情游子意。“向海而生,为梦而来。”期待未来,胡建江带领团队通过踔厉奋发的科研治学,引领氢能发展事业,为新旧动能转换、实现“双碳”目标贡献更多科学力量。