葉思宇：攻堅(jiān)燃料電池核心技術(shù)自主化

葉思宇博士是加拿大國(guó)家工程院院士，在電化學(xué)尤其是燃料電池領(lǐng)域具有30余年研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)。是國(guó)際公認(rèn)的燃料電池電催化和膜電極首屈一指的領(lǐng)軍人物，為現(xiàn)代燃料電池的發(fā)展做出了杰出貢獻(xiàn)。1982年在廈門(mén)大學(xué)化學(xué)系獲得學(xué)士學(xué)位后，師從田昭武院士和錢(qián)人元院士;1988年在廈門(mén)大學(xué)獲得電化學(xué)專業(yè)博士學(xué)位;2000年受邀加入加拿大巴拉德動(dòng)力系統(tǒng)公司任高級(jí)研究員;2002年被破格提拔為首席科學(xué)家。

從出國(guó)求學(xué)到一步步成為行業(yè)全球頂級(jí)專家之一，葉思宇用30年給自己的事業(yè)交上了一份完美的答卷。而他也從當(dāng)年滿頭青絲的小伙子變成了雙鬢間有華發(fā)的花甲“老人”。

2018年，葉思宇榮膺加拿大國(guó)家工程院院士。就在這功成名就的時(shí)刻，他卻出做出一個(gè)令人意外的選擇——從全球最頂尖的燃料電池研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)巴拉德退休后，只身回國(guó)搞創(chuàng)業(yè)。葉思宇院士的這個(gè)舉動(dòng)，令人動(dòng)容，也在當(dāng)年的國(guó)內(nèi)氫燃料電池行業(yè)投資圈引起一定關(guān)注度。記者對(duì)葉思宇院士進(jìn)行了深入采訪，最后整理成文字。

1978年，葉思宇考入廈門(mén)大學(xué)化學(xué)系，在大四進(jìn)行細(xì)分方向選擇時(shí)，他做出了一個(gè)出人意料的決定——選擇當(dāng)時(shí)屬于典型“偏門(mén)”的電化學(xué)。

葉思宇回憶，當(dāng)時(shí)選擇電化學(xué)一是因?yàn)閭€(gè)人不太喜歡純化學(xué)，更喜歡與物理、化學(xué)都有關(guān)聯(lián)的學(xué)科。而電化學(xué)的其中一個(gè)主要特征，就是用物理理論和研究手段來(lái)研究化學(xué)問(wèn)題，這正對(duì)他的胃口。

另一個(gè)重要原因則是，葉思宇一直渴求得到名師指導(dǎo)，而當(dāng)時(shí)廈門(mén)大學(xué)比較優(yōu)秀的老師基本集中在物理化學(xué)領(lǐng)域，比如田昭武院士。不出所料，優(yōu)秀的葉思宇最終如愿拜得田昭武院士為師。

而田昭武這位化學(xué)界的突出貢獻(xiàn)者，也確實(shí)對(duì)葉思宇此后的人生都產(chǎn)生了重大影響。

1988年，博士生畢業(yè)的葉思宇再次面臨專業(yè)方向上的抉擇。在化學(xué)各領(lǐng)域都已培養(yǎng)了優(yōu)秀后繼人才的田昭武院士對(duì)葉思宇提了一個(gè)建議：嘗試開(kāi)拓我國(guó)化學(xué)研究相對(duì)薄弱的領(lǐng)域——有機(jī)電化學(xué)。

在明師指引下，葉思宇當(dāng)即趕赴德國(guó)杜伊斯堡大學(xué)求學(xué)，在德國(guó)完成第一個(gè)博士研究后，再趕赴加拿大魁北克大學(xué)繼續(xù)博士后深造。

這段海外求學(xué)的經(jīng)歷讓葉思宇獲益匪淺，最重要的是導(dǎo)師們學(xué)以致用的科研理念讓他深有感觸。

據(jù)葉思宇回憶，在德國(guó)留學(xué)期間，他和同事們?cè)谎?qǐng)去福特公司參觀。參觀過(guò)程中，福特公司的總工程師突然發(fā)問(wèn)，“知不知道我們現(xiàn)在正在用的汽車噴涂油漆配方是哪里來(lái)的？”葉思宇一行一頭霧水。

其后，他們被告知，這正是他們導(dǎo)師的研發(fā)成果。葉思宇這才了解到，自己的導(dǎo)師有很多發(fā)明，且都真正在工業(yè)界得到廣泛應(yīng)用。

“將科研成果產(chǎn)業(yè)化”這一理念就此刻入葉思宇的骨髓。

此時(shí)，原本一直應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的氫燃料電池進(jìn)入一個(gè)新的研究階段，陸續(xù)有團(tuán)隊(duì)開(kāi)始嘗試將氫燃料電池的應(yīng)用拓展到其它領(lǐng)域。

1999年的一天，知名燃料電池制造商巴拉德的副總裁到魁北克水電公司研究院參觀，當(dāng)時(shí)正在魁北克水電公司研究院工作的葉思宇與這位燃料電池專家進(jìn)行了初次交流。

經(jīng)過(guò)短暫的交流，葉思宇的才華就讓巴拉德副總裁起了愛(ài)才之心，臨走時(shí)對(duì)其鄭重表示，“希望你能加入巴拉德”。

葉思宇只當(dāng)這是一句玩笑話，當(dāng)時(shí)的他完全無(wú)法想象幾年后的自己將與“巴拉德公司首席科學(xué)家”“氫燃料電池電催化和膜電極領(lǐng)軍人物”等頭銜有關(guān)聯(lián)。

海外追夢(mèng)：奠定氫燃料電池汽車應(yīng)用基礎(chǔ)

如果說(shuō)巴拉德是第一家將燃料電池從天上帶到地上的公司，那葉思宇就是巴拉德實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程的重要參與者。

此前，氫燃料電池主要被應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，巴拉德要想拓展氫燃料電池的應(yīng)用范圍，必須要先讓氫燃料電池具備應(yīng)用到新領(lǐng)域的性能。

2000年左右，經(jīng)過(guò)大量的前期研究，巴拉德確定氫燃料電池在汽車領(lǐng)域具備極大的應(yīng)用潛力，接下來(lái)要解決的便是進(jìn)一步改善氫燃料電池性能，開(kāi)發(fā)出符合汽車領(lǐng)域應(yīng)用要求的氫燃料電池。

也正是在這一年，葉思宇受邀正式加入巴拉德這一全球最頂尖的燃料電池研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)。

葉思宇負(fù)責(zé)的第一個(gè)項(xiàng)目，就是解決氫燃料電池車的冷啟動(dòng)問(wèn)題。因?yàn)榈蜏丨h(huán)境中水結(jié)冰，這會(huì)造成管道堵塞，導(dǎo)致氫氣無(wú)法正常傳輸，電池也就無(wú)法正常轉(zhuǎn)化電能;另一方面，低溫環(huán)境下的電堆發(fā)電不均衡，可能導(dǎo)致燃料電池的腐蝕、損壞等問(wèn)題。

“如果冷啟動(dòng)問(wèn)題不解決，氫燃料電池在汽車領(lǐng)域的全面應(yīng)用也就無(wú)從說(shuō)起。”葉思宇對(duì)巴拉德當(dāng)時(shí)面臨的最大挑戰(zhàn)心知肚明。

臨危受命，葉思宇很快與團(tuán)隊(duì)一起研發(fā)出了抗反極催化劑，解決了冷啟動(dòng)問(wèn)題。如此，巴拉德的氫燃料電池就具備了應(yīng)用于汽車的基本性能，這也意味著完成了從實(shí)驗(yàn)樣品到真正工業(yè)化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)變。

因?yàn)檫@一突出貢獻(xiàn)，剛加入巴拉德短短2年的葉思宇被破格提升為公司首席科學(xué)家。自此，葉思宇被公認(rèn)為整個(gè)行業(yè)內(nèi)該級(jí)別少有的華裔頂尖專家之一。

但葉思宇沒(méi)有止步，他立馬就投入到關(guān)于氫燃料電池的下一個(gè)挑戰(zhàn)中。在解決冷啟動(dòng)問(wèn)題之后，葉思宇還開(kāi)發(fā)了抗碳腐蝕的陰極催化劑層，以延長(zhǎng)燃料電池的壽命。

葉思宇發(fā)現(xiàn)，在氫燃料電池早期的設(shè)計(jì)中，需要將催化劑涂在擴(kuò)散層上面。而這樣做不僅技術(shù)門(mén)檻低，且因?yàn)榻档统杀疽筱K金載量進(jìn)一步下降，薄催化劑層就會(huì)存在不均勻、產(chǎn)品一致性大幅下降的問(wèn)題。

為降低鉑金載量進(jìn)而降低成本，有企業(yè)開(kāi)始試圖將催化劑涂到質(zhì)子交換膜上，這就是后來(lái)成熟的燃料電池膜電極設(shè)計(jì)，這樣的膜電極設(shè)計(jì)也被葉思宇選定為主要研發(fā)方向。

沿著這一思路，葉思宇帶隊(duì)開(kāi)發(fā)出世界最高水平的燃料電池催化劑，直接領(lǐng)導(dǎo)了燃料電池核心組件膜電極的生產(chǎn)工藝過(guò)程開(kāi)發(fā)，使巴拉德公司成為世界上極少數(shù)幾個(gè)能大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)膜電極的先進(jìn)企業(yè)。

回首這些研究的攻關(guān)過(guò)程，葉思宇深有感觸：“基礎(chǔ)研究靠的是理科思維的科學(xué)家，產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化驗(yàn)證則要靠理科思維的科學(xué)家與工科思維的工程師的緊密合作，而產(chǎn)業(yè)化的驗(yàn)證過(guò)程是非常困難的?！?/p>

而為了讓科研成果盡快落地，接通科學(xué)家和工程師兩條高速公路間的“最后一公里”，葉思宇這位首席科學(xué)家也同時(shí)活成了工程師?！肮こ滩康娜丝傉f(shuō)，葉思宇是最不像做研發(fā)的人?！?/p>

無(wú)論是催化劑的研發(fā)，還是膜電極的不斷改進(jìn)，葉思宇的研究工作不僅幫助巴拉德在氫燃料電池領(lǐng)域一直保持著領(lǐng)先地位。另一方面，這些突破對(duì)于氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都是至關(guān)重要。

2018年，葉思宇榮膺加拿大國(guó)家工程院院士。而就在旁人看來(lái)功成名就的時(shí)刻，葉思宇再次出做出一個(gè)令人意外的選擇——申請(qǐng)退休，只身回國(guó)，一切從頭再來(lái)。

退休歸國(guó)：推動(dòng)國(guó)產(chǎn)膜電極自主化

2017年前后，就在葉思宇在海外為氫燃料電池產(chǎn)業(yè)不斷揮灑汗水的同時(shí)，他的故鄉(xiāng)也迎來(lái)了氫燃料電池發(fā)展的歷史機(jī)遇。這個(gè)歷史機(jī)遇不僅被商業(yè)嗅覺(jué)靈敏的資本界看到，也被一直心系實(shí)業(yè)發(fā)展的企業(yè)家們一把抓住。

2018年，在海外闖蕩30年并打下一片天地的葉思宇毅然回國(guó)。他內(nèi)心還有一個(gè)迫切想實(shí)現(xiàn)的夢(mèng)想——膜電極自主化。這個(gè)夢(mèng)想也是他已合作多年的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)成員們的追求。

眾所周知，膜電極由質(zhì)子交換膜、催化劑、氣體擴(kuò)散層構(gòu)成。雖是集成，但膜電極由超過(guò)12種不同的核心材料組成，其產(chǎn)業(yè)化的難點(diǎn)之一就是核心材料的篩選，其次是制成工藝連續(xù)化以及工程驗(yàn)證。

膜電極作為質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所，是燃料電池技術(shù)的核心環(huán)節(jié)，其成本占燃料電池電堆總成本60%以上。

告別共事20年的同事，葉思宇帶著復(fù)雜的心情回到闊已久的廈門(mén)大學(xué)，這里有當(dāng)初為他指明人生方向的恩師，也有同樣成就顯然的師兄弟。

看到自己的愛(ài)徒榮歸故里且準(zhǔn)備報(bào)效祖國(guó)，年邁的田昭武院士很是欣慰。而來(lái)自恩師的認(rèn)可也成為葉思宇繼續(xù)奮斗的動(dòng)力。

加入鴻基創(chuàng)能這個(gè)創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)后，葉思宇立馬全身心投入國(guó)內(nèi)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)研發(fā)中，特別是膜電極這一核心材料。

關(guān)于膜電極，葉思宇一直稱之為氫燃料電池的“芯片”。他表示，一方面膜電極的技術(shù)門(mén)檻較高;另一方面，膜電極在整個(gè)燃料電池系統(tǒng)中所占的成本比例高。如果該領(lǐng)域沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自主掌握而長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，國(guó)內(nèi)氫燃料電池產(chǎn)業(yè)不僅成本上有壓力，在產(chǎn)品迭代、技術(shù)升級(jí)上也會(huì)越來(lái)越落后，整個(gè)產(chǎn)業(yè)必將受制于人。

據(jù)葉思宇介紹，自回國(guó)后，他便帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始了新一代膜電極產(chǎn)品的研發(fā)，以期在保持性能和適當(dāng)提高電池壽命的前提下，進(jìn)一步降低成本。新一代膜電極產(chǎn)品鉑金載量將進(jìn)一步下降，之后還會(huì)有更新一代的產(chǎn)品被繼續(xù)研發(fā)出來(lái)。

“目前來(lái)看，中國(guó)的氫燃料電池膜電極在產(chǎn)能和質(zhì)量上都已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平?！比~思宇對(duì)膜電極自主化這一使命執(zhí)行得堅(jiān)決又徹底。

在2019年“兩會(huì)”上，國(guó)家總理李克強(qiáng)將發(fā)展氫燃料電池寫(xiě)入政府工作報(bào)告。2020年9月21日，國(guó)家五部委發(fā)布了“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”的政策，極大地增強(qiáng)了我國(guó)氫燃料電池行業(yè)無(wú)數(shù)奮斗者的信心。

對(duì)此，身處初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)的葉思宇也有所感慨?！皻淙剂想姵刈鳛橐环N清潔能源，其發(fā)展前景不可估量，但這是一個(gè)大產(chǎn)業(yè)，像中國(guó)這樣的大政府才能更好地推動(dòng)?！?/p>

最后，心系膜電極自主化的他再次坦言：“希望國(guó)家能夠大力支持這個(gè)方向，引導(dǎo)資本對(duì)氫燃料電池更加敏感，再通過(guò)市場(chǎng)來(lái)助推行業(yè)迅速發(fā)展。一個(gè)新興的高科技產(chǎn)品要想真正實(shí)現(xiàn)自主化，在初期肯定離不開(kāi)國(guó)家的支持?！?/p>