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武理工潘牧:科学研究与科技成果转化之路的坚守和热爱

时间:  2019-12-18 10:19   来源:  武汉理工大学    作者:  网络转载

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小小一片膜,改变大世界。这片膜叫“膜电极”,好比计算机的CPU,是燃料电池产生电化学反应离不开的核心部件,是武汉理工大学潘牧教授团队开发的具有自主知识产权的燃料电池膜电极产品。

潘牧,武汉理工大学首席教授、湖北省燃料电池重点实验室主任、材料复合新技术国家重点实验室副主任,从教33年,做燃料电池科技成果转化19年。从“跟跑者”到“同行者”再到“领跑者”, 经过19年的不懈努力,潘牧带领团队开发的具有自主知识产权的燃料电池核心组件膜电极(CCM/MEA)制备技术享誉国际,成为武汉理工大学科技成果转化的成功典范。

武理工潘牧:科学研究与科技成果转化之路的坚守和热爱

从开设第一门燃料电池基础课到膜电极研发成功的先行者

氢能以其它能源无法比拟的清洁环保特点,以及可以完全替代石油、煤炭等传统石化能源的优点,被越来越多的国家看好。随着丰田的“未来”燃料电池车的横空出世,全球各大汽车厂商纷纷推出燃料电池汽车的量产车型,我国各大汽车厂家和大型国家能源骨干企业也开始介入氢能燃料电池领域。

2000年,基于学校材料与汽车学科优势,新能源研究成为学校材料复合新技术国家重点实验室的重大任务,老校长袁润章率先垂范,带领潘牧等一批实验室科研人员启动燃料电池研究。

要做好,就得研究这方面的核心技术,要研究,就要培育这方面的学科基础。当时学校没有涉及燃料电池基础学科《电化学》方面的研究,潘牧便开启了先自学再教授的模式,自学的教材是新中国成立后电化学的主要奠基人、第一届“中国电化学成就奖”的获得者、中国科学院院士、武汉大学教授查全性老先生编著的《电极过程动力学导论》。起初,对全靠自学的潘牧来说,是有难度的,“越有难度的东西,就越得花力气去学,你会发现最后的收获比你想象的多得多”,潘牧就是凭着这一股子执着,对教材慢慢吃透、弄通之后,在研究生中开设《电化学》课程,学生用的教材是在《电极过程动力学导论》基础上结合学生需求进行注解之后的版本,至今《电化学》这门课程都是学校的热门必修课。

具备扎实的理论基础后,武汉理工大学“燃料电池”项目组正式成立。2004年,在国家科技部 “863”计划支持下,潘牧团队开展“CCM”型膜电极的研发。2005年初,由查全性老先生牵头,中国工程院院士衣宝廉、清华大学教授欧阳明高、同济大学教授余卓平、中国汽车技术中心教授级高工王秉刚等7名专家组成的专家组对学校“燃料电池关键材料和核心技术”项目进行评审,认为武汉理工大学对燃料电池关键材料和核心技术进行科技攻关的方向符合我国科学发展规划和战略思考,建立的燃料电池多项、多尺度、动态复杂系统理论框架的学术思路具有创新性和新颖性,对于知识创新、技术创新和人才培养十分有益的。此次“权威级”评审,让学校燃料电池项目团队在国内燃料电池研究领域占据了重要地位。

经湖北省教育厅、科技厅批准立项建设和验收,湖北省燃料电池重点实验室在武汉理工大学成立,潘牧为实验室主任。实验室主要开展高性能质子交换膜、高效持久催化剂及其载体、CCM的低成本制造技术、高性能低成本气体扩散层和双极板的研究;燃料电池系统集成与耐久性研究;燃料电池基础理论与计算机模拟研究。

2006年,潘牧团队“CCM”型膜电极研发成功,具有完全自主的独立知识产权,这款“CCM”型膜电极具有低贵金属用量、高电输出性能的特点,现在成为燃料电池车的标配。

从科技成果转化不被看好到国际认可的探索者

一开始,大家都不相信“CCM”型膜电极会有市场,认为它实现不了科技成果转化。

“没有人信,我们就让他相信,没有市场,我们就去寻找市场”,潘牧坚信技术过硬的产品一定会得到认可。凭着这股坚定的信念,潘牧带领团队摸索市场,找公司对接。功夫不负有心人,很快,他们找到了一家美国的公司,对方表示愿意试一下他们的产品,没想到这一试,迎来了膜电极产品的“新时代”。

武理工潘牧:科学研究与科技成果转化之路的坚守和热爱

这款“CCM”型膜电极产品于2007年获得美国燃料电池备用电源公司的认证,并得到美国专业律师事务所关于知识产权的认定,成功打入美国市场,标志着潘牧团队“CCM”型膜电极成果转化之路取得阶段性胜利。

2008年至2012年5年间,科技部与湖北省人民政府会商,支持潘牧团队研发我国第1条“CCM”膜电极自动化生产线。此项研发突破了纳米材料高均匀分散、柔性薄膜材料无损夹持、牵引精密运动控制,以及疏松脆性、多孔GDL材料夹持及精确对位三大关键技术难题,研发了7台关键装备,建立了我国第1条“CCM”膜电极自动化生产线,单班年产能力达到80万件,使我国与美国、英国和德国等技术先进国家同步,成功掌握膜电极“CCM”的连续化制造技术,打破了发达国家对这一核心材料制造技术的垄断,引起国际燃料电池产业界的高度重视。

2009年,美国杜邦公司对全球膜电极市场的调研报告中,将潘牧团队实验室确定为全球膜电极研发重要单位,是中国唯一全球六大膜电极供应商之一。

“氢能和燃料电池产业,前途肯定是光明的,但道路又是曲折的。”潘牧说。

2009年,受“金融危机”影响,美国在燃料电池方面政策的调整,让燃料电池置身于很低的地位。在这样的大环境下,国内燃料电池市场也受到了很大影响。产品销售不理想,核心技术人员跳槽,资金链紧缺等一系列问题,成了潘牧当时的实际困难。“还要不要继续,到底该怎么继续?”成了潘牧团队开始担忧的问题。“我们有这么好的技术,一定会重新迎来好的风口”。

好的风口离不开有心的人。从当初实验室的研究课题组到如今的研发团队,潘牧每年都会用一种特殊的方式树立团队的“文化自信”:为团队写一封“新年致辞”,总结过去的一年团队取得的进步,谈谈下一阶段将要研发的新目标和新挑战,这一写就是十多年。

好的风口离不开执着的人。2011年上海汽车集团和2012年德国大众,分别对世界各大膜电极供应商产品性能进行测试评价,潘牧团队膜电极产品在受邀在列,测试公开的结果均表明,潘牧团队自主研发的膜电极产品性能达到国际领先水平,这无疑是给潘牧团队打了一针“强心剂”,让他们专注做好科技成果转化这件事的决心更加坚定。

如今,潘牧团队的膜电极产品又相继拓展到德国、法国、韩国等二十多个国家和地区,特别是最近两年成功在美国燃料电池物流叉车和我国燃料电池商用车上得到应用,用户累计达到近100家,累计销售膜电极150万件。

科技成果转化路上初心不改的攀登者

从点亮灯泡的10瓦小电堆开始,到驱动高尔夫球车的5000瓦燃料电池,到装载25千瓦燃料电池的楚天1号燃料电池轿车在天安门广场亮相,再到燃料电池核心零部件膜电极技术的开发成功,如今,武汉理工大学开展燃料电池技术研究也跨入了第19个年头,这19年来,潘牧团队有成功,也有失败,回忆起初心,潘牧眼神坚定地说:“共产党人坚定的信仰,科研人员的情怀,克服困难的勇气,是我们能坚持下来的动力和决心”。

“做科技成果转化这是一条非常艰辛的路,但做科技成果转化的人都很有成就感,因为这是一种高度认可。一个技术从实验室到市场,其实中间隔得很远,技术开发成功是关键,但市场的认可才是成功。”潘牧说。

武理工潘牧:科学研究与科技成果转化之路的坚守和热爱

为提高技术的创新力,团队核心技术人员已扩充至30余人,研发的产品寿命不断提升,而铂用量反而从每平方厘米0.8毫克降到每平方厘米0.4毫克,下一步将降到每平方厘米0.2毫克,潘牧团队在燃料电池技术的高峰上不断攀登。

为提高产品竞争力,团队不断优化工艺,制定全套作业指导书,并在国家科技支撑计划项目的支持下,将膜电极从最初的单片生产升级到卷到卷自动化生产,建成了国内首条膜电极自动化生产线。

跟潘牧 “一路打拼”过来的团队核心成员田明星说:“这两年团队取得的成绩让我们十分欣慰,这十几年的付出终于得到了更多的认可。但过去十年,是非常艰难的,我们的成功很大程度上取决于潘老师非常“重”的事业心,“重”在过去的十几年,不管业务发展的好与坏,他都能秉持初心,专注做好这一件事,这份对事业坚守和热爱不是一般人能做到的。”

现在,潘牧团队获得了国家越来越多的科技计划支持,在收获荣誉的同时,他们也清醒认识到竞争越来越激烈,国际对手纷纷进入中国,国内新的挑战开始涌现,但他们致力于成为燃料电池核心部件与技术引领者的初心没变,对科研的情怀没变,对做好科技成果转化这份事业的坚守与热爱没变。

习近平总书记指出:“基础研究是整个科学体系的源头。要瞄准世界科技前沿,抓住大趋势,下好‘先手棋’。”“要加大应用基础研究力度,以推动重大科技项目为抓手,打通“最后一公里”,拆除阻碍产业化的“篱笆墙”,疏通应用基础研究和产业化连接的快车道,促进创新链和产业链精准对接,加快科研成果从样品到产品再到商品的转化,把科技成果充分应用到现代化事业中去。”

近年来,学校对接国家重大战略需求、区域经济社会发展需求和行业转型升级需求,以知识创新为基础、以技术创新为重点、以成果转化为突破口,促进重大科技发明和专利成果向社会生产力转化。以潘牧为代表的一批科研工作者正在科学研究与科技成果转化的道路上不懈奋进,从先行者到探索者再到攀登者,不断地抒写着武汉理工大学科学研究与科技成果转化的新篇章。
 

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