一块单薄的膜电极
是氢燃料电池的“芯片”
承载着氢能源汽车产业发展核心技术
加拿大国家工程院院士
广州大学叶思宇教授
带领团队攻坚克难
通过优化核心原材料组合和生产工艺
克服膜电极“卡脖子”难题
更助力技术从实验室走向生产线
让“广州牌”膜电极的氢燃料电池
走进市民出行
解锁“氢能源”汽车时代
日前，叶思宇院士接受南方日报
“遥遥领‘新’大家谈”专栏采访
畅谈带领团队率先
在国内实现膜电极大规模产业化
引发热烈反响
广州大学黄埔氢能源创新中心里，一块黑色塑料片占据着展台“C位”——薄如蝉翼，透着微光，两侧各有三个方形孔，仿若电影胶片。“这就是膜电极！”望向它时，加拿大国家工程院院士、广州大学教授叶思宇有些自豪。
膜电极看似单薄，实则是氢气转化为电和水、变为“能量”的重要场所，因此又被称为氢燃料电池的“芯片”。6年前，叶思宇从加拿大回国，带领团队攻克我国氢燃料电池膜电极“卡脖子”难题，率先在国内实现了膜电极大规模产业化。
“我们通过源头创新和技术突破，培育新质生产力。”叶思宇说，如今搭载着“广州牌”膜电极的氢燃料电池被广泛应用在公交车、重型卡车等交通工具上，助力节能减排，也推动着我国氢能源汽车产业发展。
国产膜电极来了
像加油一样，给汽车加5分钟氢气，就能续航1000公里，还能“低碳排放”——这样的出行场景，在广东部分地区的公共交通和货物运输领域已经实现。
这背后，将氢气转化成氢能、促使车辆“跑起来”的关键，正在于氢燃料电池中的膜电极。
“膜电极是氢燃料电池中最为核心的零部件。”叶思宇说，此前我国膜电极长期依赖外国进口，制约了燃料电池及氢能产业发展。唯有将膜电极技术自主化、产业化，才能打破国外厂商的长期技术垄断，筑牢我国氢能产业的发展基本盘。
▲PEM电解水制氢膜电极
2018年，电化学专业出身的氢能专家叶思宇看到国内对氢能人才的需求，选择从加拿大回到故土，加入鸿基创能科技（广州）有限公司（下称“鸿基创能”），致力于攻克膜电极“卡脖子”难题。
看上去“薄薄一片”的膜电极，其实由十几种基础材料构成，能够防止氢气、氧气“互窜”，形成稳定的化学反应场所。这些材料中，铂金是最为重要的催化剂。
“多用铂金，可以提升膜电极的性能和寿命，但价格昂贵。”叶思宇说，而膜电极要真正实现产业化，必须在提升性能和寿命的同时降低成本，“难就难在这里”。
为此，叶思宇带领团队长时间“窝”在实验室里攻关，最终自主研发出了CCM阴阳极双面直涂技术、膜电极一体化成型技术、膜电极自动化快速封装技术等。
经过优化核心原材料组合和生产工艺，他们成功将膜电极每平方厘米的铂金载量由0.7毫克降低至0.25毫克，成本降低20%至40%，同时性能提升，寿命可达20000小时以上。
因成本低、性能高，该膜电极被广东省高新技术企业协会评选为省级“名优高新技术产品”。叶思宇团队所在的鸿基创能也得到了“官方认证”，挂牌“广东省氢能与燃料电池工程技术研究中心”。
年产量翻了100倍
技术要从实验室走向生产线，才能真正有“生命力”。广东完善的产业链，成为了国产膜电极飞入百姓家的“加速器”。
“在省内，基本能够找齐我们想要的东西。”叶思宇说，广东产业完备，具有良好的创新合作土壤，燃料电池生产商愿意提供需求信息，模具和设备也都有企业进行配合。在上中下游产业链的充分协同下，质量可控、价格适宜的膜电极产品得以高效生产。
2020年，鸿基创能膜电极的年产量为10万片，2021年达到100万片，如今已“飙升”至1000万片，良品率等指标也位居全国前列，对标国际一流水平。
叶思宇介绍，“广州牌”膜电极的产业化不仅填补了国内该领域的空白，还正在成为国内外燃料电池厂商“低成本、高性能”膜电极的主要供应渠道，在全球范围内都具有市场竞争力。
“这就是创新、高质的新质生产力的体现。”他说。
在广东，科技创新成果之所以能快速转化为新质生产力，还离不开政策支持和人才保障。
作为制造业大省，广东始终前瞻性布局未来产业发展，接连出台《广州市能源发展“十四五”规划》《广东省推动新型储能产业高质量发展的指导意见》等相关政策，支持领军企业联合行业上下游、产学研力量，组建“创新联合体”。
2020年，叶思宇加入广州大学任教，并在政府和校方支持下，在鸿基创能挂牌广州大学黄埔氢能源创新中心，面向产业需求，让广州大学的师生参与氢能研发的一线工作，联合培养未来的高级研发人才。
▲叶思宇
“从整个新兴产业的发展来看，长期依赖几位高级工程师和科学家远远不够。”叶思宇指出，所谓科技创新，并不只是在于成果，还有思维的革新。产学研结合有助于培养学生们产业化导向的研究能力，储备氢能人才，这是未来能够推动产业发展的根源所在。
前阵子，有企业看到校企合作的成果，主动找上叶思宇，期望能与鸿基创能及广州大学合作，支持他们的产品研发。
叶思宇认为，团队的人才力量充实，也得益于广东省人才引进政策的保障，科研人员们能实实在在享受到“福利”，减轻就业、生活压力，“大家都愿意留在广东干事创业！”
解锁“氢能源”汽车时代
2022年，氢能被我国列入未来中国国家能源体系的重要组成部分。它的特点在于清洁、低碳，可以替代传统能源，推动我国交通、工业等用能终端和高耗能、高排放行业绿色低碳转型。
中国氢能联盟预测，2020年至2025年，中国氢能产业产值将达1万亿元，2026年至2035年产值将达到5万亿元。其中，小型乘用车领域的氢燃料电池汽车将是氢能的主要市场应用形式之一。
在锂电池电动汽车已经普遍铺开的情况下，为什么还要发展氢能源汽车？
“相比燃油、锂电池车，氢能源汽车具有续航里程更长、充能速度更快等优势。”叶思宇说，例如加氢5分钟，就能续航1000公里。
而在叶思宇的设想当中，未来乘用车不仅仅是交通工具，还会变成一个人工智能的集合体。
“大数据很依赖能源，光靠锂电池很难满足大量能源的需求。”他表示，搭载锂电池和燃料电池的混动汽车，同样会是发展方向之一。
政策也正在为氢能源汽车“铺路”。
不久前，广东省发展改革委印发《广东省广湛氢能高速示范项目实施方案》，明确要在广湛高速沿线启动首批加氢站建设，在今年年底前，初步形成广湛高速沿线与珠三角地区氢能冷链物流网络，保障氢燃料电池汽车的运行和推广。
这是全国首份省级氢能高速实施方案，为推动氢能产业高质量发展提供支撑。
此前，广东也加快氢气制、储、运、加等环节的布局，规划在省里建设超百座加氢站，建立大湾区氢走廊、氢能车持车运营管理平台，推动氢能车辆示范项目运营等，可持续保障氢燃料电池的市场化推广。
▲鸿基创能实验室
持续的政策利好来临，叶思宇对未来充满希望。他打算加快膜电极产品更新迭代，解锁氢燃料电池在氢能船舶、备用电源、轨道交通等新的应用场景，服务广东催生新质生产力，见证粤港澳大湾区新型储能产业创新高地的到来。