■廣州道動新能源有限公司研發人員熊漢琴。
■熊漢琴正在工作中。
談起電池,所有人都不會感到陌生。它廣泛運用於我們的日常生活、生產等各方面,而鋁空氣電池則是電池大家族中的一名“優等生”。顧名思義,它是一種以金屬鋁為能源載體的燃料電池,具有能量密度高、安全效能好、安靜環保、使用壽命長等諸多優點。
然而,制約鋁空氣電池實現產業化的一大難題是催化劑——由貴金屬製成的催化劑雖然效能好但價格高,廉價材料製成的催化劑的活性和穩定性又難以令人滿意。二者似乎很難得兼。
“青年人才託舉工程”(以下簡稱“青託工程”)入選者、廣州道動新能源有限公司的熊漢琴,便致力找到合適的材料和配方,製成高性價比的複合催化劑,為鋁空氣電池實現產業化找出“最優解”。
“實驗經常會失敗,但不能放棄”
2013年,就讀食品營養與檢驗教育專業的熊漢琴本科畢業,考研考入華南農業大學資源環境學院,專攻微生物學研究。讀研期間,熊漢琴參與了國家自然科學基金專案“土壤因子對芽孢桿菌抗菌物質合成及其基因表達的影響”和廣東省科學基金專案“生物菌劑改良菜園土壤次生鹽漬化的技術研究”。這兩個專案一直貫穿於熊漢琴的整個研究生階段。
“這兩個專案有相同的研究目的,就是看生物菌在複雜的土壤環境中是如何發揮生物防治功能的。比如,植物患病的一個主要原因是受病原微生物感染,我們把生物拮抗菌肥施到作物中去,如果觀察到它有效地降低了作物發病率,那麼它就起到了生物防治的作用。”熊漢琴解釋。
“攻讀碩士3年,我大部分時間都泡在實驗室,除此之外,還要擠出時間修滿畢業所需要的學分。”熊漢琴坦言,這個過程十分辛苦。一方面,從本科到研究生,跨了學科與專業,這是一項不小的挑戰,需要努力去適應;另一方面,在從事上述兩個科研專案的過程中遇到了很多難題,需要逐一攻破。
讀研期間的科研歷練,讓熊漢琴收穫頗豐。在她看來,最大的收穫是增強了自己的科研能力,培養了科研精神,為日後的科研工作夯實了基礎。“實驗經常會失敗,會做不出來,這時候就需要以更加嚴謹的態度,思考與分析失敗原因。當覺得實驗做不下去的時候,也不能放棄,要不斷地去尋找突破的方法與方向。”她說。
讀博還是就業?她選擇去企業發展
2016年畢業,獲微生物學碩士學位後,熊漢琴走到了人生的十字路口——是選擇讀博深造還是直接就業?她選擇了後者,入職廣州道動新能源有限公司。
“做出這個決定我糾結了很久。”熊漢琴說,她研二暑假時已經發表了一篇SCI文章,身邊的老師和師兄師姐都認為她非常適合繼續深造,她的導師也多次給她做思想工作,希望她讀博。
這時,熊漢琴的一名博士生師兄進行畢業論文答辯,熊漢琴旁聽了這場答辯。“這名博士生師兄用了四五年時間完成博士論文,並且一直在做敲基因方面的理論研究,我感覺這好像離我想要的太遠了,不是我最想做的事情。”熊漢琴說。
熊漢琴認為,在學校做科研,更多停留在理論層面,而企業離市場更近,更容易創造價值。“我有一個非常強烈的願望,就是到企業去看看,看看企業需要哪些人才,自己該往哪個方向發展,去實現自己的價值。”熊漢琴說。
廣州道動新能源有限公司是一家以研發、生產、銷售新一代多價金屬離子電池及其終端產品的高科技創業企業。然而,剛入職時,熊漢琴並非從事研發工作,而是負責公司的專案管理與跟進。“在大學時一直在做實驗,自己有些做怕了,想換個工作內容。”熊漢琴說。
2017年,公司啟動了鋁空氣電池複合催化劑的研發專案,熊漢琴對此來了興趣,向領導主動請纓,嘗試複合催化劑的研發工作。得益於熊漢琴在研究生階段打下的紮實的科研基礎和在公司的優秀表現,領導欣然應允了她的請求。2017年年中過後,她開始全身心投入到複合催化劑的研發工作中。
破解技術難題 催化劑成本大幅降低
為何要研發複合催化劑?熊漢琴介紹,鋁空氣電池具有能量密度高、安全效能好、環保、使用壽命長等諸多優點,但至今仍然沒有實現大規模產業化,問題在於鋁空氣電池有一些技術瓶頸沒有被突破:一是鋁的陽極自腐蝕和析氫在很大程度上制約了電池的能量轉化效率,二是目前鋁空氣電池的催化劑成本過高,影響了其市場化程序。
熊漢琴介紹,傳統的貴金屬催化劑常選用鉑或銀,它們雖然催化活性高、效能穩定,但是價格昂貴,很難用於大規模商業化應用。她承接的青託工程專案,正是致力於開發高性價比的複合催化劑,讓低成本、高效能同時成為可能。
熊漢琴向新快報記者透露了最新的研發進展:針對傳統催化劑成本過高問題,研發團隊選用廉價的錳氧化物作為催化劑基體,同時透過摻碳氮、鐵等處理來提高其催化活性,這樣既降低了材料成本,又保證了催化劑的效率。據初步資料測算,與傳統的貴金屬催化劑相比,研發團隊合成的催化劑成本大幅度降低。
研發的過程是不斷碰壁與試錯的過程。“購買來的實驗材料不可能完全一樣,會有細微的差別,而這無法用肉眼識別,我們只能透過反覆的實驗試錯,儘可能達成我們的實驗預期。”熊漢琴補充說:“不單單是材料的問題,由於鋁空氣電池是一個整體的系統,製作出的催化劑需要放到系統裡除錯,催化劑的量放多放少沒有標準可言,只能不斷調整。”
談及鋁空氣電池的未來應用前景,熊漢琴信心滿滿。她介紹,鋁空氣電池可以廣泛用作通訊基站備用電源、軌道交通應急牽引電源、資料中心不間斷電源、新能源汽車增程式電源等。“比如,可以用在新能源汽車上,當作新能源汽車的增程器,相當於一個充電寶,增加電動汽車的續航里程”。
“不過,作為一種新型電池,鋁空氣電池從研發到大規模投產,再到廣泛使用要有一個過程,需要接受市場的檢驗。”熊漢琴說。
“入選青託工程增添了我的信心”
熊漢琴說,在科研路上對她影響最大的人有兩位,一位是她的父親,另一位是她的導師蔡燕飛教授。
父親給予的是精神上的鼓勵與支援。每當熊漢琴覺得快要堅持不下去、頂不住壓力的時候,她總會想起在陝北獨自創業的父親。為了讓家人有更好的生活,年過半百的父親搭上大部分的積蓄,鼓足勇氣在異鄉創業,篳路藍縷,以啟山林。
“讀研期間的一個國慶節,我特意去陝北看望父親,和他的生活比起來,自己看似艱苦的科研生活,算不上什麼。”熊漢琴說,父親用實際行動樹立起一個很好的榜樣,激勵她腳踏實地,把眼前的事情做好。
而導師蔡燕飛教授對待科研執著且熱愛,這深深感染了熊漢琴。
“當一個實驗你認為堅持不下去時,她會不斷向你施壓,不斷鞭策你。她也會盡自己所能為你提供幫助。”在熊漢琴看來,蔡教授無論是對自己還是對學生,都堅持高標準、嚴要求,經常和學生一起在實驗室加班加點,她是自己科研路上的領路人。
入選廣州市科協青託工程,讓熊漢琴備受鼓舞。“青託工程偏向對個人的扶持,提供的科研經費可以自由使用,對我來說意義重大。這讓我感受到,青年科研工作者受到越來越多的關注,使我增添信心。”熊漢琴說。
■本版策劃:新快報記者 張英姿 ■本版採寫:新快報記者 黃聞禹 ■本版攝影:新快報記者 畢志毅
【來源：新快報】
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