作者:崔雪芹 来源: 中国科学报 发布时间:2022-2-17
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冬奥火炬首次“氢装上阵”

 

■本报记者 崔雪芹

本次冬奥会开幕式上,火炬“飞扬”的小火苗最终成为主火炬。与往届奥运会大量使用液化天然气或丙烷等气体作为火炬燃料不同,本届冬奥会首次使用氢能作为火炬燃料,最大限度减少碳排放,向世界展示了中国绿色低碳的发展理念。

近日,《中国科学报》专访了中国科学院院士、中国石油深圳新能源研究院院长邹才能,以了解他带领的绿氢团队如何在最短的时间内完成技术攻关。邹才能表示:“‘氢装上阵’必将成为冬奥史册上浓墨重彩的一笔。”

《中国科学报》:北京冬奥会火炬首次用绿氢作为火炬燃料。您作为绿氢核心技术负责人,请介绍一下这项工作的完成情况。

邹才能:早在2012年,我们在集团公司内部率先组建了纳米技术研发团队。这支团队在金旭博士的带领下,超前开展了绿氢、储能等新能源材料技术研发,2017年在电解水和光解水领域取得重要突破。经过5年的研发和储备,已经具备产业化基础。2020年6月,我们重新组建了一支20余人的氢能技术研发团队,专门从事绿氢制备、储运和应用等的技术攻关。

我们在2021年12月20日接到紧急任务——利用电解水制氢装置生产绿氢直供冬奥。此时距离要求完成的时间只有短短一个月,任务非常艰巨,必须全力以赴,容不得半点闪失。

1月25日,绿氢团队完成制氢和加注装置试验,经过系统参数调试和检测后,26日一早正式向冬奥会专用高压氢气瓶组中充装绿氢。1月30日,中国石油绿氢瓶组运抵张家口赛区,经过专业检测,达到开幕式火炬台使用标准。2月4日首次点燃了张家口赛区太子城火炬。

《中国科学报》:绿氢研发过程中有何技术瓶颈?是如何攻关的?

邹才能:一是专业人才严重匮乏,尤其是氢能领域。我在10年前就着手创建了纳米油气工作室,先后引进3位专业技术人才,组建以新材料开发利用为方向的核心团队。二是研发设备和场地缺失。我们逐渐引进研发最为迫切需要的相关仪器设备,同时在北京和廊坊两地建立了实验室。三是开发方向选择困难。我们在2019年开展国内、国际合作,逐渐掌握了氢能产业中的核心关键技术,理顺并把握了绿氢的开发方向。

另外,当时周边质疑声音不断。实际上,我们非常严谨认真,超前储备新能源技术。例如,初次获得电解水催化剂材料降低分解水过电势的实验结果,团队成员反复进行了几十次实验合成和累计几千小时性能测试,力保材料性能数据的稳定可靠。团队的坚持不懈才有了这次冬奥会上唯一的绿氢。

《中国科学报》:绿氢火炬非常小巧,对于支撑技术来说是更简单还是更复杂?多久加一次氢?

邹才能:为保障火炬加氢顺利实施,团队高标准、高质量完成了电解水制氢装置撬装化设计改造、屋顶光伏铺设、示范场地水电气连接与环境改造等前期工作,做到24小时全程参与值守。在加氢过程中,绿氢团队两人一班,每隔一段时间进行一次制氢加氢全链路泄漏排查和充装进度记录。

为响应绿色办奥理念,本次火炬用氢量较少。我们开发的绿氢制备系统,主要用于科研及示范推广,设计的产氢量也不高。这种小气量的充注,为氢气的高压加注增加了很大难度。我们采用光伏电制备绿氢,计划在冬奥会与冬残奥会期间完成两次绿氢生产加注。

《中国科学报》:此次项目完成过程中有没有特别难忘的经历?

邹才能:团队一开始接触绿氢电解水装备,了解到核心是自主开发高性能的电催化剂材料。为了获得一种催化活性高、稳定性好的催化剂材料,我们多次组织讨论替代常规镍催化剂的方案,并开展真实工作环境性能评价。在大家的不懈努力下,终于研发出了具有更高活性与寿命、适用于商品化电解水装置的新型镍铁催化剂。

面对绿氢生产赋能冬奥的艰巨任务,我一开始在犹豫,是采用成熟的电极材料还是自主开发的电极催化剂材料,后来通过多次沟通、反复确认,顶着压力使用了自己的电催化材料。

《中国科学报》 (2022-02-17 第3版 综合)
 
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