3月1日,南极罗斯海沿岸区域的恩克斯堡岛上,新时代我国建成的第一个常年科考站——秦岭站显得格外靓丽。这一天,我国在秦岭站建设的首个规模化新能源系统启用。作为该系统的一大核心部件,国氢科技自主研发制造的“氢腾”燃料电池发电产品在南极成功发出第一度电。
旷古冰原上,全球首台南极氢燃料电池发电设备傲然挺立。极端恶劣的环境下,国氢科技何以屡屡打破氢燃料电池技术瓶颈、勇闯科技无人区?面对严苛交付标准,研发团队何以攻坚克难交付高分答卷?探秘极地,国氢科技以创新为笔、实干为墨,在冰封大陆上书写下了清洁能源的“中国方案”。
一场硬碰硬的研发挑战
在南极秦岭站首次投用集风能、太阳能、氢能的多能互补体系,是中国在南极践行“绿色考察”理念的有力行动。然而,在全球范围内,使用“零碳”氢燃料电池发电设备服务南极科考尚无先例。
回忆起当时接到参与南极清洁能源供能项目(以下简称“南极项目”)的任务时的情景,国氢科技济南绿动负责人陈颖依旧心潮澎湃。“在2023年4月接到任务时,距离南极应用进入倒计时仅有500天。然而,氢发电产品在极端环境下的应用还是全新的。任务重、难度大,这是我们这次项目最大的挑战。”陈颖说。
当前,市面上示范的氢发电项目多数直接使用现成的车用燃料电池发动机系统,但这些系统很难满足能源供应所需的稳定性和耐久性要求。陈颖坚定地说:“国氢科技开发的氢发电产品,是专门为氢能在供能领域应用而设计的,我们有信心完成这次任务。”
高寒、强风、辐射、极昼极夜、低气压。进军南极,氢能发电系统面临的严峻压力不止一重。建团队,上设备,提性能,攻难题,定方案。重压面前,一支平均年龄仅有30岁的研发队伍迅速组建成立,全力备战氢燃料电池发电产品及其关键技术研发。
不同于车用动力产品,发电专用产品的研发需要针对能源供应响应和环境需求开展,并着重提升产品效率、寿命和可靠性。针对产品效率不高、耐久性不足等问题,500天的时间里,团队结合仿真技术,经过多堆重复性验证和长达1000小时的不间断耐久测试,最终将电堆效率提升3%以上,形成了发电产品典型工况谱图,并使电堆运行寿命提升近5倍。
此外,团队还针对低温启动和系统集成等关键技术瓶颈展开攻关。通过无数次实验室模拟和实地测试,逐步优化设备选型和系统集成方案。最终,他们成功开发出了自主化发电及热电联供成套装备,并解决了极低温启动和极端条件下高效稳定运行的难题,并通过系统集成优化,实现了氢能发电与微电网的高效协同。经鉴定,该装备整体达到国际先进水平,其中膜电极抗毒化、系统发电效率及综合利用效率等关键性能指标达到国际领先水平。
勇闯氢能发电系统的创新“无人区”,国氢科技攻克了氢燃料电池快速冷启动、高效转化等技术难题。中国氢能产业自主创新的高度得以再次刷新。
一次次零距离的极限测试
研发攻关只是“万里长征第一步”,设备验证是整个任务的关键环节,直接影响南极项目的可行性。为确保南极项目顺利交付,2023年9月,项目团队全力以赴投入低温测试环节,确保产品在极寒、低湿等极端条件下的稳定运行。
一次突发通讯故障,让陈传东、窦再峰、唐喆庆三位工程师不禁心头一紧。“当时,我们马上就要获取关键运行数据了,系统却突然停机,整个界面瞬间无响应,我们需要马上进低温环境仓进行检修。”唐喆庆说。
故障就是命令,抢修刻不容缓。三位工程师,毫不犹豫地穿上了厚重的防寒服,毅然走进了零下30摄氏度的低温环境仓。
紧凑逼仄的操作空间内,工程师们徒手排查,仔细确认每一条线束的连接是否正确。极端低温下,每一次触碰冰冷的金属,都像是有无数细小的冰针刺入指尖,疼痛难忍。然而,他们心中只有一个信念:必须完成任务,绝不能因为自己的疏忽而影响整个项目的进展。半个小时过去,通讯问题终于解决。走出环境仓时,陈传东、窦再峰、唐喆庆紧紧相拥,久久没有分开。
逼近真实运行环境下的极限测试,激发出队员们的忘我斗志,也让并肩协作变得弥足珍贵。一次监控界面的压力异常,让整个测试团队的排查工作陷入困境。此时,有人提出了“问题可能在室外尾排”的假设,让局面出现了转机。大家有的检查尾排设备,有的爬上梯子调试高处设备,有的负责监控系统状态……每个人都各司其职,确保每个调整都能实时反馈,精确无误。这种高效的协作不仅加快了问题的解决速度,也增强了团队的凝聚力。尽管内蒙古测试基地遭遇西伯利亚寒流侵袭,刺骨的冷风和漆黑的夜色交织,团队依然坚持完成调试工作,第二天顺利通过验收。
极端环境下,团队成员一次次挑战着生理与心理的极限,完成了那些看似不可能完成的任务。正是日复一日的极限挑战,锻造出了一支来之能战、战之能胜的创新先锋队伍。他们用坚韧的意志和卓越的行动力,诠释了真正的团队精神。
让“氢”澈的爱一棒接一棒传递
11月1日,设备跟随整个项目组发往南极。虽然没有能够达到现场,项目团队却时刻牵挂着南极的一举一动。在调试过程中,团队全程跟踪,提供远程技术支持,确保问题第一时间得到解决。
“3月1日,我国在秦岭站建设的首个规模化新能源系统启用。”看到装载氢能发电设备的清洁能源供能系统出现在央视新闻的画面中,刘元宇湿了眼眶。作为氢发电产品团队的技术负责人。可以说,氢发电设备是他“看着出生”的。当得知氢发电设备在秦岭科考站成功发出了第一度电,就像他们的“孩子”发出了第一声啼哭,他和团队每一位成员感到无比激动与自豪。刘元宇在国氢科技的成长中历经磨砺,从博鳌到冬奥项目,他和团队成员并肩冲锋在前,攻克难关,用行动打破了外界对氢能事业与团队能力的质疑,展现了敢为人先、敢为人所不能的开拓精神,以及时不我待、只争朝夕的奋斗精神。如今,他也成为了项目负责人,带领团队继续深耕技术研发,将氢能产品推向更广阔的应用领域。“氢能事业是我们要为之奋斗一生的事业,氢能的未来是我们共同的美好未来。”他常常这样激励团队成员。在他的身上可以看见国氢人坚定执着的精神,深深感染着每一位新人,帮助他们克服对未知风险的畏惧,勇敢创造一个个突破与成果。在他的带领下,氢能发电设备从无到有,从实验室走向极地,最终在南极的冰雪世界中点亮了第一度电,为清洁能源的应用书写了崭新的篇章。
时代是出卷人,我们是答卷人。“氢腾”发电燃料电池——份“零碳供能方案”就是我们在保障国家能源安全、推动新型能源体系建设中书写的答案!除南极项目外,氢腾燃料电池发电产品目前已应用于多个工业园区供热供电,并在济南起步区厂区稳定运行超过两年,下一步还将批量应用于“氢进万家”科技示范工程氢能社区和园区供能,代替柴油发电机作为核电站、数据中心、工业园区应急电源和备用电源等。产品正在逐步投放市场,而市场是检验产品的真实战场,如何推动产品降本和市场化应用成为考验我们团队是否能抓住机遇、应对挑战的新考题。
国氢科技将落实“均衡增长战略”,坚持传统产业和创新业态均衡发展,继续履行央企使命与责任,以科技创新为引领,聚焦氢能关键核心技术突破,打造硬核氢能产品,推动氢能技术在更广领域的深度应用,为助力实现“双碳”目标,为全球绿色低碳发展贡献氢能力量。