Karl.Kordesch 教授——世界杰出的电化学家,创新巨匠,中国人民的好朋友,我的恩师(Ⅰ)

沈玉伟

我的导师Karl Kordesch教授1922年3月18日出生于奥地利维也纳。2011年1月12日逝世于美国俄勒冈州尤金市(Eugene,Oregon)。

虽然我早有准备,但顿时也无法接受这样的事实,功率如此强大的大脑也要休息。Kordesch博士在世界影响巨大,与中国的关系又密切,又是《电池》杂志的顾问。文力主编来电子邮件说:《电池》要发文纪念他,还是你来写最合适。是的,我是最应该写些什么的。我师从Kordech教授十年,硕士、博士、博士后,朝夕相处,以后又在他指导下的公司工作5年。我们几乎无所不谈,从科技大事到生活中的琐事。与这样一位国际大智者相处,从东西方文化的直接碰撞中,在科技、教育、专利、人文、生活,甚至理财等各方面都深获教诲。

写纪念文章是件非常折磨人心的、痛苦的事。我个人早已决定把过往全都封存,自个儿慢慢地去咀嚼。在我脑子中,他仍然每天在与我对话,与以前没有不同。可文力主编近日多次来信说,他理解我的心情,但有些东西应该属于更多的人。他高度的工作责任感逼使我开启回忆的闸门……,好,没有引证,也没有章法,就把这当作作者、编辑与读者的一次谈话。就先回忆一些,以后再来完善。

1 缘

图1 Karl.Kordesch教授,世界杰出的电化学家

史无前例的文革一结束,尤其是恢复高考后,在邓小平的号召下,中国全社会轰然掀起了向科学进军的浪潮。年轻的人们,如同枯木逢春,都意气风发,争相出国,留学潮汹涌澎湃。同学们向外国学术机构猛发联系信,就像现在发短信广告般,只求一成。

电池,在当时是很不起眼的小东西,就用于手电筒,最高档的用途也就是半导体收扩音机罢了。几分钱一只,几个月后电池就漏液了,湿乎乎的,像只烂香蕉。可是我对她一直情有独钟。小时候就照着自然课老师说的,往旧电池里注盐水,想让她再生。我长期追踪Kordesch的工作,对他的可充碱性锌锰电池的研究很神往。当时只有环境整洁,还没有环保理念,也没有资源面临枯竭的担忧,只是想,一只可以顶几十只,可以省多少钱啊!我们是多么的差钱。

我鼓起勇气向他写了一封自荐信。说真的,这是我第一封,也是最后一封向国外发的信。不久,我家的大门外躺着一个像档案袋似的、鼓鼓的大牛皮纸信封,上面全是英文字,外加了一行手写的中文地址。我至今仍能重播当时急切而又慌张的心情。这是我第一次收到外国邮件。仔细再看看中间,没错,这是寄给我的,信封中央有我的名字;再瞧瞧左上方,也没错,这是Kordesch博士寄的,左上角有他的图章。我眼睛一亮,可心里却一沉,这么快来的回信,据传大多是教授们准备好了的、礼貌性的回拒。厚信封里也许是本推荐给我的书吧。我准备着失望……,但我是幸运的,上天眷顾我,他给了我机会。

这是一个有防割、防潮衬垫的专用公文信封。费力剪开,里面是一封两页的英文信。信中用粗体字强调,一切费用,包括学费和生活费,都由他主持的系承担;任何时候都可注册;此邀请信永远有效,并附有四份拷贝,以备有关方面之可能所需。一封相同内容的德语版邀请信也已同时寄往了奥地利驻华大使馆备案。

此后颇为曲折,甚至令人沮丧、前后长达一年多的申请护照的历程,证明他所述的四点,点点重要。他太了解世事了。真乃大智大慧大善也!当我把这个历程讲给我孩子听时,他老说这是编动漫故事的好素材,他没法相信。拿一本护照,就300元钱吧,这是身份证件嘛!对的,在现在是对的,但在1990年,他还没有生出来之前呢?……其实,也不要让他相信了,干吗?过去的事,就让我们自己藏着吧。

一年多之后,1991年2月底,春节过后,我背起沉沉的、足够抗灾几年的行囊,挤上火车,历时十余天,转车、再转车,从上海到北京转,到二连浩特转,到苏联莫斯科转,到蒙古乌兰巴托转,到波兰华沙转,到匈牙利布达佩斯转,到奥地利维也纳再转,最后终于辗转到了格拉茨。不是爱旅游,只是为省钱。放下行李后第一件事,就是忙去邮局向上海的老娘发了只有一个字的电报:“到”。

从此,我开始了Kordesch的硕士、博士、博士后的十年求学生涯。

到了Kordesch那儿才知道,以前就有好多中国学生申请过,以后的多年中,也有不少中国学者来联系。在上海,一次聚餐中,文力主编问我:为什么只选中你?我说:“缘”。

2 学校里的Kordesch教授

到了学校,看着门上的牌子,找到了Kordesch教授。奇怪的是,走进大楼之前,可以说满心恐慌,见到他之后,心反而不蹦蹦跳了。他满脸慈祥。他让秘书马上打电话,帮我落实学生宿舍,再让秘书去大楼对面的银行拿一万先令现钞给我,再叫一个学生下午陪我去银行开账号,落实注册事项,我一直忐忑不安的问题几乎很快就解决了。

然后他把我引到本系资料室,说:“这里与我办公室是相通的。我给你一张桌子,给你生活费,给你三把钥匙:一把开大楼总门,一把开实验室,一把开我的办公室。其余的,你要什么,随时与秘书和我说。”他看到我站在那儿,好像还有话要问,笑着说:“没有规定上班时间,你慢慢自己找事做。”

大部分教授都不喜欢学生闯入办公室。经常是在秘书处预约时间,教授选一个时间来集中解答。Kordesch的秘书也不愿意我闪过她,直入办公室。可他却说:“如果我门没锁上,你就可以进来。不要站在那儿等着我停下来,再发问。我一般不会停顿的,你进来,肯定有需要。解决学生问题,是教授的第一要务。”他能那样做。当然,一方面,这是因为他对教学的最大重视;但另一方面,也因为他有十个手指弹钢琴的能力,有那种日理万机,面对千头万绪的能力。而部分教授喜欢捏紧十指成拳头。当我问完问题,经常还没走出办公室,就又听到他敲键盘的声音了。他敲键盘的声音很响。其实,他不会用十个手指,而是用一个很粗的食指敲键盘。他在多件工作之间切换似乎无缝,就如同模拟式电视机换频道一样流畅。真令人叹为观止!

他是一个除了工作,没有业余活动的人,如同我们常说的工作狂,但却一点也不怪癖,更不木讷,整天情绪高昂。见人打招呼,总是关心地微笑着,给予回应;从来没见过他从人旁匆匆而过的。即使在电梯口,电梯来了,他也要用手挡着门,和人招呼几句。后来才知道了个中原由(详见下文)。

他对所有人极其亲切,但对人们之间的恩恩怨怨,却又了然于心,在工作安排中恰如其分地予以排解。这背面的巨大苦心,大多是我从他夫人那儿偶尔听说的。

他曾担任国际电化学学会秘书长。说真的,又是系主任,自己也只有一个秘书,那真要有三头六臂的功夫。但他就有这种分身术,几件事情可以不慌不忙地同时推进。绝!

“你更合适当总理的”有个博士生说,“不行,三个星期就会被轰下台了”,他肯定地摇着头:“钱都拨到学校去了。”

他说:那时当学会秘书长与现在不一样,那时是没薪的。但是在那个岗位,容易掌握动态,不仅知道人们发表了什么,而且知道人们实验台上在做什么,甚至脑子里想做什么。看来,他的确能同时担任几个工作,但是中心点还是一个:科研。

他办公室里有部直拨外线电话,他说:“你可以用这个电话”。我又有门钥匙,有时就去打长途电话。每月,他都会收到电话单,单子上会列出所有打出去的电话号码。他从未向我询问过往中国打电话的事,我心里充满感激。

3 他的创新,和他舍身成仁的勇气

导师是个极其推崇创新、善于创新的科学巨匠。他如此巨大的贡献,是我在资料室中慢慢了解到的。

Karl Kordesch博士已经在研究开发电池和燃料电池方面度过了50多年的生涯。他名下有150个专利,发表了200多篇电池和燃料电池方面的文章。他发明众多,其中5大发明影响深远。他撰写了多本专著,其中一本《电池组》(Batteries)已成全球锌锰电池界的“圣书”。该书已由夏熙教授在1981年译成中文出版,对中国电池科学和电池业的跨跃式发展起了极其巨大的作用。

1953-1955年,Kordesch博士是美国军队信号公司的科学家,并领导电池分部,贡献了多项发明专利。

1955-1977年,他进入美国联合碳化物公司(UCC)。他领导了两个组的工作,一个是二氧化锰电池,一个是燃料电池。

以Kordesch博士为首,他与两个组员在1957年发明了碱性环形二氧化锰阴极,奠定了碱锰电池的基础。继而,他为联合碳化物公司贡献了60项发明专利,这些专利极大地提高了一次碱锰电池和燃料电池系统的性能。这种碱性锌锰电池目前在欧美已占有90%的干电池市场。据中国的有关统计,2010年我国碱锰电池产量达到了90亿只。

1958年,Kordesch博士发明了薄型燃料电池碳电极并在1962年又进一步完善。Kordesch博士和同事们设计了世界上第一个碱性电池用的薄型气体扩散碳电极。由此他们为美国陆军生产出了燃料电池供电的移动式雷达和燃料电池摩托车,并拟定了计划,研制海底基地用的燃料电池。

1967年,他的美国联合碳化物公司团队据此建造了一个峰值输出功率160 kW的碱性燃料电池堆,用在通用汽车公司(GM)的6座客车“Electrovan”上(见图2);另一个输出功率为90 kW的碱性燃料电池堆,用在了福特汽车公司的车上。电极0.2 mm厚,扩散层喷涂在镍网上。

图2 GM 6座客车“Electrovan”。碱性燃料电池堆有32个单元,每个单元 3 kW,峰值输出功率160 kW

1967年Kordesch博士制成了一辆碱性燃料电池/镍镉电池混合驱动的两轮电动车(见图3)。碱性燃料电池用肼作燃料,氧气取自空气。2只功率为400 W的碱性燃料电池(见图4),加上镍镉电池,其峰值功率为2.5 kW,电动车时速可达40 km,2L 64%联氨,电动车可行驶100 km。后来因为肼被宣布为致癌化学物而研究被终止。

图3 Kordesch世界首辆燃料电池/可充电池混合动力电动车

这辆电动车曾成了电视节目“21世纪”的标志。为上电视表演骑这辆两轮电动车,他不得不为此加入演员工会。他也成了电视新宠。这辆混合动力电动车已陈列在维也纳技术博物馆。我曾问他:“你在试肼燃料电池时,是否知道它会致癌?”他说:“早就听说了”。“那……?”“还没有被证实嘛!”这让我想起,当我们在游三峡的船上,我发觉餐厅的碗盘似乎洗得不太干净,我担心地说:“不行,咱就去买点干粮吧。”他说:“你认为这残留物一定是有害的?是否有益呢?”他为没有被证实的事物都留着一条生路。这个思维贯穿于他一生的所有方面。这是他创新的思想源泉之一,也是他为人特别宽容的原因之一。

图4 Kordesch的电动车上功率为400 W的肼(N2H4)-空气燃料电池

1970年,Kordesch博士制造了世界上第一辆碱性燃料电池/电池混合动力电动汽车(见图5)。一个6 kW/90 V的氢-空碱性燃料电池系统(见图6)和一只8 kW/96 V的铅酸电池装在A-40奥斯汀汽车内,车内有4个座位。它的电极与electrovan所用的相同。加满料后可6小时行驶300 km。Kordesch博士和夫人驾驶这辆车作为私家车,逾三年。因此,他也是世界上燃料电池/电池电动汽车第一设计人与第一使用人。

图5 Kordesch的世上第一辆燃料电池/可充电池混合动力汽车

图6 装在后车箱的6 kW/90 V循环电解质碱性燃料电池

我问:“你敢坐在这么大的氢气罐下面?还有,当时谁为你买车险啊?'他笑答:“自己买呀!这是为什么不叫UCC车的缘故。要出事,我和老婆肯定第一个灰飞烟灭。”伟大的科学家都有舍身成仁的勇气。

8 kW/96 V的铅酸电池装在车头,车顶上为氢气罐,6 kW/90 V碱性燃料电池装在后车箱。坐在这么大6个氢气罐下面,在街上穿行往返,很酷,可也够玄。

1997年,他海归了。他把眼光转向了欧洲。

1977-1992年,Kordesch博士来到奥地利格拉茨技术大学任无机材料所主任。

1981-1985年,Kordesch教授担任国际电化学学会秘书长。

1986年,他获得美国电化学学会的维托里奥德娜拉科技金奖(Vittorio De Nora Gold Medal)。1990年,他获得奥地利国家能源奖(Austria State Energy Prize)和恩斯特薛定谔奖(Ernst Schroedinger Prize)。1991年,他被授予英国大不列颠皇家学会的弗兰克奖(Frank M.Booth Prize)。1992年,他被授予奥尔五韦尔斯巴赫奖章(Auer V.Welsbach Medal)(见图7)。

图7 1992年Kordesch教授在获奥尔五韦尔斯巴赫奖章后的酒会上

同时,Kordesch教授指导着德国瓦尔塔电池和其他欧洲电池制造商。他还领导奥地利政府科学规划部,管理参与1984-1989年联合五年计划的8个不同的单位,包括奥地利大学和工业集团,进行燃料电池系统、锌溴电池、双极性电池、催化剂和环境方面的研究。

1988-1993年,他参加了欧洲航天局(ESA)计划,开发一种碱性燃料电池,用于矩阵载人航天车辆。

在1988-1993年,他参与欧洲空间局开发用于空间飞船HERMES号的碱性燃料电池。

在1986年,他与哈特福特合作,在加拿大创立了电池技术公司(BTI),开发可充无汞碱性锌/二氧化锰电池,通常简称为可充碱锰电池。它是在一次碱锰电池的基础上,经过对一次碱锰电池的材料和工艺进行全面系统改进,把原本用完即扔的一次碱锰电池,升级成可反复充放电的可充无汞碱锰电池。可充无汞碱锰电池可用于所有原本使用1.5 V电池的用电器具,和大部分的原本使用镍氢电池的用电器具。随着用电制式的不同,可充无汞碱锰电池可再充数十次至上千次。一次无汞碱锰电池生产设备经过适当改造,就能制造可充无汞碱锰电池。由此,可充无汞碱锰电池与一次无汞碱锰电池的生产成本相差无几,但却几十、几百倍地减少了废弃电池对环境的污染,几十、几百倍地减少了资源的消耗,也几十、几百倍地减少了消费者的支出。同时,由于它的1.5 V标准电压,不可燃、无毒和超低漏电率的特性,使它成为某些用电器具的最佳,甚至唯一的选择。

图8 可充无汞碱性锌锰电池结构

1997年,他加入了阿波罗能源系统公司,继续他的碱性燃料电池的研发。这是一种循环电解质碱性燃料电池,是所有类型中最便宜的燃料电池。它不用时可以关闭,从而改善了电极性能和安全性。它一直在奥地利格拉茨技术大学不断地被改进提高,目前Apollo燃料电池的电极效率比以前提高了一倍。Kordesch博士也曾主持过一个用于火星上的直接甲醇燃料电池项目。这种类型的燃料电池大的可以用于大型车辆,小的可用于微型小家电,如手机等。

他主持过太多的项目,甚至在同一时段参与几个项目。短时间内要系统罗列他的全部工作似乎很难,关于Kordesch博士在学术上的贡献,容我以后另文详述。

图9 可充无汞碱性锌锰电池在1.0 Ω负载下放电容量与镍氢电池、镍镉电池的比较

图10 可充无汞碱性锌锰电池、镍镉电池、镍氢电池在65℃条件下电荷保存性能比较图。保存性能差,意味着自放电快

4 导师的家

对导师家的更多了解,是当我去加拿大多伦多BTI实习时住在他家的时候。从他的家步行到公司,从他家后院小路走,仅需10分钟,因此每次去BTI,都住他的家。我们戏称它为“BTI旅馆”(见图11)。有时,他们夫妻都在奥地利,就告诉我钥匙放在花园的哪个角落里。届时我自己去挖出钥匙,开门,住进去了。

图11 1997年教授夫妇和我在他们的“BTI旅馆”前合影

Kordesch Anna是一个很有点像中国贤妻良母的太太。她穿着极其朴素,非常亲切,直率而又善解人意。有时她还会当着我的面数落Kordesch。Kordesch那时也只有满面赔笑,当即改正的份儿,毫无在系里开会时一言九鼎的权势。有时也不避我,两人当面拌嘴,但过不了半小时,总有一个人先去招呼了,另一个就笑眯眯了,那场景很温馨。我想:他们家的孩子肯定是很幸福的。

每天生活在一起,该怎样称呼Kordesch夫人呢?既合乎我的身份,又亲切又蕴含着尊重,又能亮出她的特征。我猛然想起一本翻译小说,名叫《教授夫人》。我决定称她Professor Frau.大概一周后,她说:所有的称呼中,她最乐意听Professor Frau了。在奥地利,其实,在整个欧洲,教授的夫人都是颇有点固有贵族模式的。他们是在美国相识,在美国结婚,又在美国生活了几十年,感染了深厚的平民意识。她喜欢这个称呼,是因为这个称呼给出了奥地利教授夫人别样的诠释。

他有个华人媳妇,我没见过,但经常听她说起。她有一个孙子,一个孙女,多次在教授家共同生活过。他俩都不会讲中文,但是说话的姿势还是有很多中国元素。因为他们有一半中国血缘,所以我们都有种亲近感。

我住在她家,她看到我做的菜每天几乎相同,变化不丰富。其实,在那封闭的、到处是地毯的房子里,我哪敢放手用油锅啊!Prof.Frau说:“化学家同时也应是个好厨师。”她当时就是这样想,才嫁给 Kordesch的。Kordesch连说:“是,是。”虽然十年间我从没看到他端过一盘菜,也许在孩子们小的时候,他也是个厨房帮手。她说:“她家有3个孩子,Kordesch参与很多家务工作。”我说:“那他工作受影响了。”她说:“对公司工作数量可能会少了点,但是质量不会受到影响。”他有个特点,就是可以同时做几件工作。他对子女的付出造就了3个很好的纳税人,大儿子是物理教授,女儿是美国的儿科医生,那身价可不亚于教授。另一方面,她认为:人对人类的贡献是所有贡献的总和,他们培育了下一代纳税人。如果父母因为工作而忽略自己对家庭责任,她坚决认为,那是太冷血了。

话虽这么说,我看到,每天早晨她起得最早,烧好咖啡,端到卧房,她说:“Kordesch喜欢坐在床上,喝杯咖啡,看一会新闻,然后再到厨房吃早餐”。

每个周末,Kordesch 9点左右到校办公室,她在12点提着个篮子,篮子里放着几个菜盒子,他们就在办公室里开始她们的野餐了。

“奥地利,中国也是,很多女人对孩子好,可对丈夫故意不好”,她说,“搞不懂,谁陪你下半辈子啊?”

5 奥地利的教授,校部忌日升黑旗志哀

Kordesch教授说:美国是块新土地,人迁徙也频繁,人情关系就简单。奥地利是个历史悠久的国家。凡历史长远的文化,人际关系自然就比较重。这不是历史的垃圾,不是包袱,而是一个必须珍惜而又要小心正视的财富。浓厚的人情给了人们无尽的享受,再多金钱也无法替代的美感,她也曾支撑着我们民族、家庭和个人度过了历史上一次又一次的劫难。但如何尽量撇开人际关系在科学发展上的可能的负面影响,他说:“我们奥地利在教学科研制度设计上很有些亮点。”

与中国相比,奥地利是个小国,总人口才800万。如何用很有限的资源来建设一个科技先进的国家,他们有些独特的措施。

譬如每个系只有一个正教授,叫O.Professor。一个系大概30～100个教职员工。正教授也是系主任,没有副主任。系主任公费配有一个行政秘书。教学科研全是主任说了算,所以降低了行政成本。

学校规定正教授授课门数和课时数比年轻讲师多,他说:年轻讲师需要较多的备课时间。

正教授70岁整退休。新的正教授必须在1年之前、在几个国家同时公开招聘,但本系在职教师不能应聘,这就阻断了副教授与教授的个人关系对选聘新教授的影响,保护了新老教授和本系在世界学术界的声誉。

正教授退休后,立即从主任办公室搬出,搬入另一个办公室,那里一切设备一应俱全。课可以不上了,公费秘书没了,其他一切照常,工资全额照拿,实验室照用,学生照带。但为了对博士生负责,从一开始就需要指定一个在退休教授患病期间的代理导师。

在大学里,无论硕士、博士,毕业后都不准留校,完全离校三年之后才可回校。即使特殊原因,由校务会同意暂缓离校,最长三年之后也必须离校。他说:此举可防知识近亲繁衍。其实知识既需近亲甚至单亲繁殖,这就是在原方向的继续推进;知识也需要远亲联姻,这就是开拓新方向、新分枝,甚至新学科。其实,不准毕业后留校的硬性规定的最直接的效应是:简化系内的人事关系,这是因为奥地利人际关系也很浓。这些硬杠杆力求降低人情对科研教学管理的,可能的负面影响。

他说:“正教授工资并不是很高的。比同工龄的大学毕业生要多些,是应该的。这是因为教授至少多付出了8-10年无收入的学习时间。如果以工作40年计,要拉近一生总收入,每年毛收入要高一倍”。他说:“在奥地利,教授绝对是最受人尊重的一种职务,这不是因为他们收入高,而是因为他们在相似,甚至更低的实际小时工资报酬下,奋力工作”。不能每周高效工作七八十小时的人是扛不住这个称号的。教授的接班人,Jǜrgen Besenhard博士(1944-2006),著名的锂电池专家,从德国聘来的,体格很强健壮实的,来了大概6年吧,62岁就英年早逝。家里有三个小孩,老婆专职家务也忙不过来。保姆,奥地利那儿是雇不起的。Besenhard博士早逝显然是劳累过度所致。

正因为低报酬下的勤勉工作,社会给予教授非常崇高的地位。每到一个教授的忌日,校部就会升起黑旗,以示追思和感恩。长此以往,学校的黑旗就似乎天天升在半空,好像下不来了。大富翁们可享受不到如此哀荣。

想想也对,全社会认可你对国家贡献的多,索取的少,社会就自感欠了一份情。

鲁迅说:吃的是草,挤的是奶嘛。

(未完待续)