2021年11月，鄭津洋當(dāng)選為中國工程院院士。記者跟隨杭州市院士專家中心領(lǐng)導(dǎo)前往浙大走訪鄭津洋院士。見到他的這天，他剛拿到院士證書。“因為疫情，不能去北京，我的院士證書是去上海領(lǐng)的。”
“很感謝!大周末的還來看望我!”一見面，他便開始介紹自己的專業(yè)——高壓、深冷等極端承壓設(shè)備，以及在氫能源方面的研究與應(yīng)用。
從“三小項目”到國家科技進步二等獎
“從1983年進浙大至今，我就做了一件事，研究煤氣罐、煤氣管道、鍋爐設(shè)備等承受壓力的設(shè)備。”這是鄭津洋院士對承壓設(shè)備最通俗的描述。
事實上，我國在傳統(tǒng)承壓設(shè)備方面的技術(shù)已十分成熟，鄭津洋將研究方向進一步聚焦：做極端條件下的承壓設(shè)備研究。“比如，壓力特別大，幾百到幾千個大氣壓下;溫度特別低，零下253攝氏度;或者承壓設(shè)備特別巨大，就會遇到很多技術(shù)難題，這些科研事關(guān)能源安全和國家安全。”
為什么有這么超前的研究呢?這還得從一次中國政府代表團赴日考察交流說起。
2002年，中國政府代表團赴日訪問，隊伍里就有浙江大學(xué)陳長聘教授。當(dāng)時，日本氫燃料電池電動汽車已開始示范應(yīng)用，氫氣燃料儲存在35MPa高壓氫氣瓶。陳教授回來后找到鄭津洋，問能不能研究研究高壓儲氫?鄭津洋花了三個月時間做調(diào)研，發(fā)現(xiàn)全球能源迭代，從煤炭到石油，再到天然氣，實際上是一個減碳的過程，而氫能幾乎是零碳能源，或許就是未來趨勢。
“我當(dāng)時年輕嘛，覺得可以試試高壓儲氫。”于是，科技部就給了鄭津洋一個“三小項目”(小人物、小經(jīng)費、小課題)，就30萬元科研經(jīng)費。鄭津洋緊盯高壓氫脆防控、氫氣高效儲存和規(guī)模化提純?nèi)笫澜珉y題，不斷迭代技術(shù)，不斷爭取新的項目，經(jīng)過近20年的科研攻關(guān)，將我國大容量高壓氫氣儲存裝備技術(shù)和大型高壓氫氣提純裝備技術(shù)推至國際領(lǐng)先水平。
2020年，鄭津洋領(lǐng)銜的“氫氣規(guī)模化提純與高壓儲存裝備關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用”項目獲得國家科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎。
搞定“氫脆”，助推氫能高效儲存和提純
現(xiàn)實的情況是，設(shè)計和制造安全高效高壓儲氫裝備并非易事。儲存高壓高純度氫氣的儲氫裝備，易引發(fā)高壓氫環(huán)境“氫脆”，這是一個古老的話題。
要實現(xiàn)安全高效高壓儲氫，最首要和基礎(chǔ)的任務(wù)是揭示高壓氫脆機理并實現(xiàn)性能調(diào)控。國內(nèi)外普遍的測試手段是預(yù)充氫檢測，也就是將已預(yù)先充氫的材料在空氣環(huán)境中進行力學(xué)性能測試。“顯然，這種方法無法模擬儲氫裝備的實際工作環(huán)境。”
基于產(chǎn)業(yè)需求，鄭津洋帶領(lǐng)團隊對6種常用金屬材料，在5MPa至140MPa的高壓氫氣環(huán)境中原位測試力學(xué)性能，并在此基礎(chǔ)上建立了國內(nèi)首個材料高壓氫脆數(shù)據(jù)庫，為高壓氫氣儲存裝備研制提供了關(guān)鍵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，攻克了高壓氫氣密封、加載桿軸向力平衡等關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)明了140MPa快開式材料高壓氫脆原位檢測裝置，解決了傳統(tǒng)預(yù)充氫試驗中長期困擾的“充氫和加載不同步”這一難題，為高壓氫脆研究提供了不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備。同時，鄭津洋團隊還取得了小孔內(nèi)置式曲面耦合超聲相控陣檢測技術(shù)、車載輕質(zhì)高壓儲氫技術(shù)等一系列成果。
在很長一段時間里，我國變壓吸附提純氫的規(guī)模小，每小時最大處理量僅為7.5萬標準立方米，遠不能滿足國家重大工程建設(shè)的需要。鄭津洋團隊與合作單位瞄準高效特大型高壓變壓吸附提純氫氣裝置的需求，主導(dǎo)制定了變壓吸附提純氫系統(tǒng)安全國際標準，研制成功世界最大每小時34萬標準立方米煤制氣變壓吸附提純氫裝置，解決了大規(guī)模、高壓力、多雜質(zhì)氣源的氫氣分離提純國際難題。
目前，項目技術(shù)已應(yīng)用于氫能提純和高壓儲輸全行業(yè)，其技術(shù)和產(chǎn)品不僅應(yīng)用于國家能源、上汽等1000多家企業(yè)，也遠銷美、韓等20多個國家和地區(qū)。據(jù)了解，項目近三年新增銷售額33.5億元、利稅5.4億元。
“唯有繼續(xù)推動學(xué)科和行業(yè)前行，才算不負重托”
采訪中，鄭津洋院士隨口報了幾個最新的數(shù)據(jù)：到2021年底，我國在跑的氫燃料電池汽車有9000多輛;加氫站191座，居世界第二，僅次于日本。“到2022年，我們就會實現(xiàn)超越。”
據(jù)鄭津洋院士介紹，和電動汽車相比，氫燃料電池汽車具有很大的優(yōu)勢：1、充氫時間短，充滿僅需要3-5分鐘，和燃油車加油時間差不多;2、續(xù)航里程長，一般加滿氫后可以跑個七八百公里。“豐田創(chuàng)造了一個世界吉尼斯紀錄，用5.6kg氫氣跑了1360公里，這就很厲害了!”
那么，為什么氫燃料電池汽車普及這么難呢?在鄭津洋看來，主要有兩個難點：第一，成本比較高，不僅氫燃料電池汽車成本高，氫氣的成本也高，雖然已降低了很多，但產(chǎn)業(yè)化還不夠;第二，加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施還不健全，且投入大，建加氫站的成本遠高于建充電樁。
隨著氫能源的發(fā)展，美日等主要發(fā)達國家都提出了氫能源戰(zhàn)略，我國也有自己的氫能源發(fā)展戰(zhàn)略。不過遺憾的是，目前杭州還沒有氫燃料電池汽車和加氫站。“在氫能源布局上，省內(nèi)寧波和嘉興發(fā)展更快。作為一個旅游城市，我認為杭州需要在能源戰(zhàn)略上補位，建議西湖和西溪的游船，都可以先用上氫能源，為后續(xù)探索零碳校園、零碳公園、零碳園區(qū)等做個示范。”
碳排放是能源轉(zhuǎn)型必須考慮的問題，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向就是清潔低碳和安全高效。未來10-20年，我們能做什么?這是鄭津洋在思考和探索的。“院士的榮譽稱號不僅僅是給我的光環(huán)，也是給我的責(zé)任，唯有繼續(xù)推動這個學(xué)科和行業(yè)前行，才算不負重托。”(首席記者 吳靜)
