【理工力量】潘牧:科學研究與科技成果轉化之路的堅守和熱愛

發布:2019-12-17 16:48 來源:產業集團、宣傳部 字體:
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  小小一片膜,改變大世界。這片膜叫“膜電極”,好比計算機的CPU,是燃料電池產生電化學反應離不開的核心部件,是武漢理工大學潘牧教授團隊開發的具有自主知識產權的燃料電池膜電極產品。

  潘牧,武漢理工大學首席教授、湖北省燃料電池重點實驗室主任、材料復合新技術國家重點實驗室副主任,從教33年,做燃料電池科技成果轉化19年。從“跟跑者”到“同行者”再到“領跑者”, 經過19年的不懈努力,潘牧帶領團隊開發的具有自主知識產權的燃料電池核心組件膜電極(CCM/MEA)制備技術享譽國際,成為武漢理工大學科技成果轉化的成功典范。


  從開設第一門燃料電池基礎課到膜電極研發成功的先行者

  氫能以其它能源無法比擬的清潔環保特點,以及可以完全替代石油、煤炭等傳統石化能源的優點,被越來越多的國家看好。隨著豐田的“未來”燃料電池車的橫空出世,全球各大汽車廠商紛紛推出燃料電池汽車的量產車型,我國各大汽車廠家和大型國家能源骨干企業也開始介入氫能燃料電池領域。

  2000年,基于學校材料與汽車學科優勢,新能源研究成為學校材料復合新技術國家重點實驗室的重大任務,老校長袁潤章率先垂范,帶領潘牧等一批實驗室科研人員啟動燃料電池研究。

  要做好,就得研究這方面的核心技術,要研究,就要培育這方面的學科基礎。當時學校沒有涉及燃料電池基礎學科《電化學》方面的研究,潘牧便開啟了先自學再教授的模式,自學的教材是新中國成立后電化學的主要奠基人、第一屆“中國電化學成就獎”的獲得者、中國科學院院士、武漢大學教授查全性老先生編著的《電極過程動力學導論》。起初,對全靠自學的潘牧來說,是有難度的,“越有難度的東西,就越得花力氣去學,你會發現最后的收獲比你想象的多得多”,潘牧就是憑著這一股子執著,對教材慢慢吃透、弄通之后,在研究生中開設《電化學》課程,學生用的教材是在《電極過程動力學導論》基礎上結合學生需求進行注解之后的版本,至今《電化學》這門課程都是學校的熱門必修課。

  具備扎實的理論基礎后,武漢理工大學“燃料電池”項目組正式成立。2004年,在國家科技部 “863”計劃支持下,潘牧團隊開展“CCM”型膜電極的研發。2005年初,由查全性老先生牽頭,中國工程院院士衣寶廉、清華大學教授歐陽明高、同濟大學教授余卓平、中國汽車技術中心教授級高工王秉剛等7名專家組成的專家組對學校“燃料電池關鍵材料和核心技術”項目進行評審,認為武漢理工大學對燃料電池關鍵材料和核心技術進行科技攻關的方向符合我國科學發展規劃和戰略思考,建立的燃料電池多相、多尺度、動態復雜系統理論框架的學術思路具有創新性和新穎性,對于知識創新、技術創新和人才培養十分有益的。此次“權威級”評審,讓學校燃料電池項目團隊在國內燃料電池研究領域占據了重要地位。

  經湖北省教育廳、科技廳批準立項建設和驗收,湖北省燃料電池重點實驗室在武漢理工大學成立,潘牧為實驗室主任。實驗室主要開展高性能質子交換膜、高效持久催化劑及其載體、CCM的低成本制造技術、高性能低成本氣體擴散層和雙極板的研究;燃料電池系統集成與耐久性研究;燃料電池基礎理論與計算機模擬研究。

  2006年,潘牧團隊“CCM”型膜電極研發成功,具有完全自主的獨立知識產權,這款“CCM”型膜電極具有低貴金屬用量、高電輸出性能的特點,現在成為燃料電池車的標配。

  從科技成果轉化不被看好到國際認可的探索者

  一開始,大家都不相信“CCM”型膜電極會有市場,認為它實現不了科技成果轉化。

  “沒有人信,我們就讓他相信,沒有市場,我們就去尋找市場”,潘牧堅信技術過硬的產品一定會得到認可。憑著這股堅定的信念,潘牧帶領團隊摸索市場,找公司對接。功夫不負有心人,很快,他們找到了一家美國的公司,對方表示愿意試一下他們的產品,沒想到這一試,迎來了膜電極產品的“新時代”。

  這款“CCM”型膜電極產品于2007年獲得美國燃料電池備用電源公司的認證,并得到美國專業律師事務所關于知識產權的認定,成功打入美國市場,標志著潘牧團隊“CCM”型膜電極成果轉化之路取得階段性勝利。

  2008年至2012年5年間,科技部與湖北省人民政府會商,支持潘牧團隊研發我國第1條“CCM”膜電極自動化生產線。此項研發突破了納米材料高均勻分散、柔性薄膜材料無損夾持、牽引精密運動控制,以及疏松脆性、多孔GDL材料夾持及精確對位三大關鍵技術難題,研發了7臺關鍵裝備,建立了我國第1條“CCM”膜電極自動化生產線,單班年產能力達到80萬件,使我國與美國、英國和德國等技術先進國家同步,成功掌握膜電極“CCM”的連續化制造技術,打破了發達國家對這一核心材料制造技術的壟斷,引起國際燃料電池產業界的高度重視。


  2009年,美國杜邦公司對全球膜電極市場的調研報告中,將潘牧團隊實驗室確定為全球膜電極研發重要單位,是中國唯一全球六大膜電極供應商之一。

  “氫能和燃料電池產業,前途肯定是光明的,但道路又是曲折的。”潘牧說。

  2009年,受“金融危機”影響,美國在燃料電池方面政策的調整,讓燃料電池置身于很低的地位。在這樣的大環境下,國內燃料電池市場也受到了很大影響。產品銷售不理想,核心技術人員跳槽,資金鏈緊缺等一系列問題,成了潘牧當時的實際困難。“還要不要繼續,到底該怎么繼續?”成了潘牧團隊開始擔憂的問題。“我們有這么好的技術,一定會重新迎來好的風口”。

  好的風口離不開有心的人。從當初實驗室的研究課題組到如今的研發團隊,潘牧每年都會用一種特殊的方式樹立團隊的“文化自信”:為團隊寫一封“新年致辭”,總結過去的一年團隊取得的進步,談談下一階段將要研發的新目標和新挑戰,這一寫就是十多年。

  好的風口離不開執著的人。2011年上海汽車集團和2012年德國大眾,分別對世界各大膜電極供應商產品性能進行測試評價,潘牧團隊膜電極產品在受邀在列,測試公開的結果均表明,潘牧團隊自主研發的膜電極產品性能達到國際領先水平,這無疑是給潘牧團隊打了一針“強心劑”,讓他們專注做好科技成果轉化這件事的決心更加堅定。

  如今,潘牧團隊的膜電極產品又相繼拓展到德國、法國、韓國等二十多個國家和地區,特別是最近兩年成功在美國燃料電池物流叉車和我國燃料電池商用車上得到應用,用戶累計達到近100家,累計銷售膜電極150萬件。

  科技成果轉化路上初心不改的攀登者

  從點亮燈泡的10瓦小電堆開始,到驅動高爾夫球車的5000瓦燃料電池,到裝載25千瓦燃料電池的楚天1號燃料電池轎車在天安門廣場亮相,再到燃料電池核心零部件膜電極技術的開發成功,如今,武漢理工大學開展燃料電池技術研究也跨入了第19個年頭,這19年來,潘牧團隊有成功,也有失敗,回憶起初心,潘牧眼神堅定地說:“共產黨人堅定的信仰,科研人員的情懷,克服困難的勇氣,是我們能堅持下來的動力和決心”。

  “做科技成果轉化這是一條非常艱辛的路,但做科技成果轉化的人都很有成就感,因為這是一種高度認可。一個技術從實驗室到市場,其實中間隔得很遠,技術開發成功是關鍵,但市場的認可才是成功。”潘牧說。


  為提高技術的創新力,團隊核心技術人員已擴充至30余人,研發的產品壽命不斷提升,而鉑用量反而從每平方厘米0.8毫克降到每平方厘米0.4毫克,下一步將降到每平方厘米0.2毫克,潘牧團隊在燃料電池技術的高峰上不斷攀登。

  為提高產品競爭力,團隊不斷優化工藝,制定全套作業指導書,并在國家科技支撐計劃項目的支持下,將膜電極從最初的單片生產升級到卷到卷自動化生產,建成了國內首條膜電極自動化生產線。

  跟潘牧 “一路打拼”過來的團隊核心成員田明星說:“這兩年團隊取得的成績讓我們十分欣慰,這十幾年的付出終于得到了更多的認可。但過去十年,是非常艱難的,我們的成功很大程度上取決于潘老師非常“重”的事業心,“重”在過去的十幾年,不管業務發展的好與壞,他都能秉持初心,專注做好這一件事,這份對事業堅守和熱愛不是一般人能做到的。”

  現在,潘牧團隊獲得了國家越來越多的科技計劃支持,在收獲榮譽的同時,他們也清醒認識到競爭越來越激烈,國際對手紛紛進入中國,國內新的挑戰開始涌現,但他們致力于成為燃料電池核心部件與技術引領者的初心沒變,對科研的情懷沒變,對做好科技成果轉化這份事業的堅守與熱愛沒變。

  習近平總書記指出:“基礎研究是整個科學體系的源頭。要瞄準世界科技前沿,抓住大趨勢,下好‘先手棋’。”“要加大應用基礎研究力度,以推動重大科技項目為抓手,打通“最后一公里”,拆除阻礙產業化的“籬笆墻”,疏通應用基礎研究和產業化連接的快車道,促進創新鏈和產業鏈精準對接,加快科研成果從樣品到產品再到商品的轉化,把科技成果充分應用到現代化事業中去。”

  近年來,學校對接國家重大戰略需求、區域經濟社會發展需求和行業轉型升級需求,以知識創新為基礎、以技術創新為重點、以成果轉化為突破口,促進重大科技發明和專利成果向社會生產力轉化。以潘牧為代表的一批科研工作者正在科學研究與科技成果轉化的道路上不懈奮進,從先行者到探索者再到攀登者,不斷地抒寫著武漢理工大學科學研究與科技成果轉化的新篇章。

  記者 朱可馨 學生記者 許津溶 審稿人 王洪波

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