2021年11月，鄭津洋當(dāng)選為中國(guó)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(jiàn)到他的這天，他剛拿到院士證書(shū)。“因?yàn)橐咔椋荒苋ケ本业脑菏孔C書(shū)是去上海領(lǐng)的。”

“很感謝!大周末的還來(lái)看望我!”一見(jiàn)面，他便開(kāi)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(xiàng)目”到國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)

“從1983年進(jìn)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(duì)承壓設(shè)備最通俗的描述。

事實(shí)上，我國(guó)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(jìn)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(gè)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(huì)遇到很多技術(shù)難題，這些科研事關(guān)能源安全和國(guó)家安全。”

為什么有這么超前的研究呢?這還得從一次中國(guó)政府代表團(tuán)赴日考察交流說(shuō)起。

2002年，中國(guó)政府代表團(tuán)赴日訪問(wèn)，隊(duì)伍里就有浙江大學(xué)陳長(zhǎng)聘教授。當(dāng)時(shí)，日本氫燃料電池電動(dòng)汽車(chē)已開(kāi)始示范應(yīng)用，氫氣燃料儲(chǔ)存在35MPa高壓氫氣瓶。陳教授回來(lái)后找到鄭津洋，問(wèn)能不能研究研究高壓儲(chǔ)氫?鄭津洋花了三個(gè)月時(shí)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(shí)際上是一個(gè)減碳的過(guò)程，而氫能幾乎是零碳能源，或許就是未來(lái)趨勢(shì)。

“我當(dāng)時(shí)年輕嘛，覺(jué)得可以試試高壓儲(chǔ)氫。”于是，科技部就給了鄭津洋一個(gè)“三小項(xiàng)目”(小人物、小經(jīng)費(fèi)、小課題)，就30萬(wàn)元科研經(jīng)費(fèi)。鄭津洋緊盯高壓氫脆防控、氫氣高效儲(chǔ)存和規(guī)模化提純?nèi)笫澜珉y題，不斷迭代技術(shù)，不斷爭(zhēng)取新的項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)近20年的科研攻關(guān)，將我國(guó)大容量高壓氫氣儲(chǔ)存裝備技術(shù)和大型高壓氫氣提純裝備技術(shù)推至國(guó)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(chǔ)存裝備關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用”項(xiàng)目獲得國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

搞定“氫脆”，助推氫能高效儲(chǔ)存和提純

現(xiàn)實(shí)的情況是，設(shè)計(jì)和制造安全高效高壓儲(chǔ)氫裝備并非易事。儲(chǔ)存高壓高純度氫氣的儲(chǔ)氫裝備，易引發(fā)高壓氫環(huán)境“氫脆”，這是一個(gè)古老的話題。

要實(shí)現(xiàn)安全高效高壓儲(chǔ)氫，最首要和基礎(chǔ)的任務(wù)是揭示高壓氫脆機(jī)理并實(shí)現(xiàn)性能調(diào)控。國(guó)內(nèi)外普遍的測(cè)試手段是預(yù)充氫檢測(cè)，也就是將已預(yù)先充氫的材料在空氣環(huán)境中進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。“顯然，這種方法無(wú)法模擬儲(chǔ)氫裝備的實(shí)際工作環(huán)境。”

基于產(chǎn)業(yè)需求，鄭津洋帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)對(duì)6種常用金屬材料，在5MPa至140MPa的高壓氫氣環(huán)境中原位測(cè)試力學(xué)性能，并在此基礎(chǔ)上建立了國(guó)內(nèi)首個(gè)材料高壓氫脆數(shù)據(jù)庫(kù)，為高壓氫氣儲(chǔ)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(kāi)式材料高壓氫脆原位檢測(cè)裝置，解決了傳統(tǒng)預(yù)充氫試驗(yàn)中長(zhǎng)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(shí)，鄭津洋團(tuán)隊(duì)還取得了小孔內(nèi)置式曲面耦合超聲相控陣檢測(cè)技術(shù)、車(chē)載輕質(zhì)高壓儲(chǔ)氫技術(shù)等一系列成果。

在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，我國(guó)變壓吸附提純氫的規(guī)模小，每小時(shí)最大處理量?jī)H為7.5萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)立方米，遠(yuǎn)不能滿足國(guó)家重大工程建設(shè)的需要。鄭津洋團(tuán)隊(duì)與合作單位瞄準(zhǔn)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，研制成功世界最大每小時(shí)34萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)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(guó)際難題。

目前，項(xiàng)目技術(shù)已應(yīng)用于氫能提純和高壓儲(chǔ)輸全行業(yè)，其技術(shù)和產(chǎn)品不僅應(yīng)用于國(guó)家能源、上汽等1000多家企業(yè)，也遠(yuǎn)銷(xiāo)美、韓等20多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。據(jù)了解，項(xiàng)目近三年新增銷(xiāo)售額33.5億元、利稅5.4億元。

“唯有繼續(xù)推動(dòng)學(xué)科和行業(yè)前行，才算不負(fù)重托”

采訪中，鄭津洋院士隨口報(bào)了幾個(gè)最新的數(shù)據(jù)：到2021年底，我國(guó)在跑的氫燃料電池汽車(chē)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(huì)實(shí)現(xiàn)超越。”

據(jù)鄭津洋院士介紹，和電動(dòng)汽車(chē)相比，氫燃料電池汽車(chē)具有很大的優(yōu)勢(shì)：1、充氫時(shí)間短，充滿僅需要3-5分鐘，和燃油車(chē)加油時(shí)間差不多;2、續(xù)航里程長(zhǎng)，一般加滿氫后可以跑個(gè)七八百公里。“豐田創(chuàng)造了一個(gè)世界吉尼斯紀(jì)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(chē)普及這么難呢?在鄭津洋看來(lái)，主要有兩個(gè)難點(diǎn)：第一，成本比較高，不僅氫燃料電池汽車(chē)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(yuǎn)高于建充電樁。

隨著氫能源的發(fā)展，美日等主要發(fā)達(dá)國(guó)家都提出了氫能源戰(zhàn)略，我國(guó)也有自己的氫能源發(fā)展戰(zhàn)略。不過(guò)遺憾的是，目前杭州還沒(méi)有氫燃料電池汽車(chē)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(gè)旅游城市，我認(rèn)為杭州需要在能源戰(zhàn)略上補(bǔ)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(gè)示范。”

碳排放是能源轉(zhuǎn)型必須考慮的問(wèn)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(lái)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(yù)稱號(hào)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(dòng)這個(gè)學(xué)科和行業(yè)前行，才算不負(fù)重托。”(首席記者 吳靜)