柴茂荣:落叶归根只为中国“氢芯”
2022-05-08马小妹
马小妹
每年的3月中下旬,日本的樱花如期绽放。柴茂荣看到微信朋友圈中一张张日本樱花盛开的美景,不由得想起自己2017年春天不顾家人的反对,毅然从日本三井公司辞职,并写下这篇激情之作《樱花赋》。
“樱花以毕生的美丽印证爱的坚贞,如说这一瓣萎而不凋,凋而不碎,碎则至末,如此傲骨谁若堪比……走过了多少个繁花岁月,如今却在中日两国之间繁忙地奔波。但愿有一天,能够静下心来,如樱……去寻找心灵深处向往的美丽,和心灵执念去抵达的归处……”
34年前,年轻的柴茂荣由国家公派,获日本文部省奖学金前往九州大学深造,师从日本电化学之父清山哲郎教授和日本燃料电池学科创始人之一荒井弘通教授,学习研究氢燃料电池军转民技术。1994年,他获九州大学综合理工学研究院燃料电池学科甲级工学博士学位。
1994年至1997年,柴茂荣在日本通产省地球环境研究机构任博士研究员;后就职三井金属矿业株式会社,期间任三井综合研究所副所长兼电池研究中心主任,NEDO燃料电池课题组长,RESIN固态锂电池项目组长,三井金属总部企画室长、副总裁助理等职务。
由于长期从事新能源特别是氢能行业的技术研发与应用,柴茂荣主导催化剂、电池材料、燃料电池材料的多项技术开发,是燃料电池铂碳催化剂的最早发明者之一,也是燃料电池的最基础理论——氢气溢流(Hydrogen Spillover)理论的提出者之一。
2017年初,时任科技部部长万钢赴日考察,柴茂荣陪同他参观了日本的氢燃料电池汽车。考察期间,万钢专门提到,中国要大力发展新能源。
万部长的话让柴茂荣萌生了回国创业的念头。
2017年4月20日,柴茂荣回到中国。
满庭樱花开又落。如今,时刻铭记“自己是一个中国人”的柴茂荣已归国5年,现任国家电投集团氢能首席专家、氢能型号总师,国家电投集团氢能科技发展有限公司(简称“国氢科技”)董事、首席技术官。
从零开始,走上氢燃料电池自主创新探索之路
“柴博士有家国情怀。他放弃国外优裕的生活和工作条件,回国后从头开始全身心投入氢能技术创新研发,就是为了发展国家氢能事业,为了国家富强、科技发展。”国家电投集团原副总经理魏锁曾任国家电投集团中央研究院董事长,当时还是柴茂荣回国后的第一位分管领导。如今提起柴茂荣,魏总依旧不吝赞赏:“柴博士致力于氢能核心技术的自主化、国产化。他从关键材料、部件研发入手,组织核心技术研发攻关,攻克了包括催化剂、质子膜、膜电极、金属双板等核心技术,为国家氢能技术自主发展做出了表率。”
归国后的柴茂荣一到国家电投集团中央研究院,就开始琢磨“组团”:是以研究院的名义搞研发,还是以企业的名义搞?鉴于自己博士毕业后就在企业工作过,有一定的实践经验,他最终选择“以企业的名义”聚焦国内氢能产业,致力于推进关键核心技术的自主研发。
“我当时觉得,国内不缺科研人员,但是缺将科研变成技术的人员。”2017年5月,以柴茂荣为技术负责人,由国家电投集团批准成立的氢能产业科技型企业国氢科技注册成立。
“守、破、离”最早是日本剑道的学习方法,后来被广泛应用到武术和其他行业。日本茶圣千利休说:“规矩礼仪,务必先尽守之,然后破之,离之,然皆不可忘本矣。”对柴茂荣而言,打通国氢科技整个燃料电池产业链的过程,他也经历了“三步曲”:先是改设备,然后是改工艺,再就是改材料,最后来合成材料。
所谓“守”,就是市场上有的,国内也好,国际上也罢,先把它买下来,然后去了解它的核心,去分析、剖析它是怎么做出来的;
所谓“破”,就是要破解其奥秘,了解其内在的精髓东西,并有所突破,然后再把它做出来,而且要做得比原来更好;
所谓“离”,就是突破后可以自己去闯了,在离开原来的基础上不断往前冲。
“我做的东西都是这样,一点一点地‘破’,然后‘离’。遇到什么,就改什么。”
在柴茂荣的带领下,国氢科技秉承“做实不做虚”的原则,一开始就从技术入手,从前端和上游材料布局氢能全产业链,打通“卡脖子”技术。目前,国氢科技在国内燃料电池领域处于领军地位,已经打通了催化剂、双极板、膜电极、质子交换膜、碳纸五大关键材料和部件。这些关键材料和部件的打通,是国氢科技在燃料电池技术自主化、国产化方面取得的巨大进步——技术、材料、产品都是企业自主可控的。
正如国氢科技董事长李连荣所言,“国氢科技最主要的核心能力是这几年积攒的人才团队。”柴茂荣在搭建人才团队中则起到了决定性的作用。“一个专家带领一个方向”,这是柴茂荣在团队初建时引进科技专家的理念。他以“领头人”的身份确定了催化剂、质子膜、碳纸、膜电极、双极板、电堆、系统、氢安全8个主要方向,并通过亲自带徒弟和引进人才两种方式组建团队,很快就形成了这8个主攻方向的人才梯队。
“刚开始,柴博士相当于手把手教我们。他把工作一块一块给我们安排好,我们再一块块干起来。他會给我们一个设备清单加材料清单,我们照清单直接采购,搭建实验室。”周明正是柴茂荣回国后带的第一个徒弟,如今已是国氢科技关键材料部门主任,他回忆道:“柴博士负责定方向、提目标,还一步步亲手给我们示范。他每示范做一步,我们就跟着学一步。”
当时,柴茂荣一共带了8个徒弟,硬是把他们指导成了8个方向的“带头人”。随后,他要求这些“带头人”再逐步往下带徒弟,使团队形成人才梯队。通过这样的方式,柴茂荣带动了一批青年人才快速成长,培养出了一支有生力量,壮大了国氢科技科研队伍,夯实了国氢科技的科研实力。如今,国氢科技已拥有一支世界领先的科技团队,整个团队有500多人,包括100多位博士、300多位硕士。
“柴博士一个人住在单位附近,工作不分昼夜,我们随时都可以找他。”周明正告诉记者:“实验室那边,柴博士也会经常去指导。他工作很专心、很执着,盯上了某个问题就一定会深究下去,别人想糊弄过关肯定没戏。”在柴茂荣言传身教的带领下,国氢科技一帮年轻工程师快速成长,团队终于研制成“氢腾”系列燃料电池发动机。
五年磨一剑,助力“科技奥运”“绿色奥运”
2022年3月24日,全国政协副主席、中国科协主席万钢率致公党中央调研组赴北京市延庆区调研。万主席一行全程乘坐的大巴搭载有国氢科技自主研发、制造的“氢腾”燃料电池发动机,人们把这款大巴叫作“国家电投氢腾大巴”。在国家电投建在延庆的氢能产业基地,柴茂荣作为研发负责人,专门向万主席一行汇报了他们自主研发生产的“氢腾”燃料电池发动机及其相关技术参数。
这一天,距柴茂荣2017年在日本陪同万钢参观日本的氢燃料电池汽车刚过去5年。
两天后,在第八届中国电动汽车百人会论坛的高层论坛上,针对“迎接新能源汽车市场化发展新阶段”主题,万钢专门讲到:“前天,我有幸去延庆实地观察,乘坐的就是国家电投氢腾大巴。这款新能源大巴一路爬坡上到雪橇中心,尽管那个地方的坡度已接近20度,但我们的燃料电池大客车却毫无困难地就爬上去了。接待专家告诉我,冬奥期间,延庆晚上的气温常常在零下20摄氏度,但我们的燃料电池汽车大都能在户外过夜。这充分体现了我国燃料电池汽车的进步,燃料电池的技术突破给我国的氢能整车发展提供了很好的示范。”
提起2022年北京冬奥会延庆赛区的交通接驳服务,氢动力(北京)科技服务有限公司总经理路遥对柴茂荣充满了感激:“柴博士极其重视冬奥会的氢能接驳任务。冬奥期间,他几乎每天都和我们一道熬夜至深夜,直到最后一班车返回驻地,他才放下心来。”那段时间,路遥在延庆赛区交通综合调度中心值班,负责200辆国家电投氢腾大巴的总体调度。
据悉,国家电投氢腾大巴所搭载的“氢腾”FCS80燃料电池系统,额定净输出80千瓦,驱动电机最大功率240千瓦;按照车规级研发设计、IATF16949质量体系生产,电池系统可实现零下30摄氏度低温启动,满足北方城市低温运行要求。国氢科技是我国首个以氢能为主业的央企二级科技型企业,同时也是“科改示范行动”中唯一的氢能企业。该企业自主研发的燃料电池汽车,力压国内外群雄,成为唯一能够爬上山的冬奥会延庆赛区2号路线运营的氢腾大巴车。
2022年4月4日,国家电投氢腾大巴从北京冬残奥会张家口赛区安全返回。从寒冷的冬天驶入温暖的春天,国家电投氢腾大巴不辱使命,安全、顺利、圆满完成了北京冬奥会和冬残奥会北京、延庆、张家口三大赛区的氢能接驳任务,向全世界展示了搭载中国“氢芯”的国产氢能大巴的卓越品质。
在服务“科技冬奥”“绿色冬奥”的过程中,国氢科技不仅彰显了大国央企的担当,还实现了从原材料到零部件再到电堆最后到系统的全产业链量产,成为全球唯一的掌握燃料电池全套核心技术的企业。
回国5年,柴茂荣通过接受北京冬奥会和冬残奥会的检验,向祖国和人民交出了一份完美的答卷。
开拓市场,“把高价变成民用低价,就是创新”
氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,作为可存储废弃能源并推动由传统化石能源向绿色能源转变的清洁能源,其能量密度(140MJ/kg)是石油的3倍、煤炭的4.5倍,被视为未来能源革命的颠覆性技术方向。
氢燃料电池是以氢气为燃料,通过电化学反应将燃料中的化学能直接转变为电能的发电装置,具有能量转换效率高、零排放、无噪声等优点,其相应的技术进步可推动氢气制备、储藏、运输等技术体系的发展升级。
在新一轮能源革命的驱动下,世界各国都高度重视氢燃料电池技术,以支撑实现低碳、清洁发展模式。2020年,科技部启动了国家重点研发计划“可再生能源与氢能技术”重点专项,柴茂荣是该专项总组副组长兼燃料电池专项组组长。
2022年3月23日,国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》(以下简称《规划》)。《规划》要求,立足本地氢能供应能力、产业环境和市场空间等基础条件,结合道路运输行业发展特点,重点推进燃料电池中重型车辆应用,有序拓展氢燃料电池等新能源客、货汽车应用空间。
国氢科技始终坚持“以技术为主导、创新为动力”,坚持走“正向开发”之路,保持了公司在行業的领先地位。目前,公司已实现催化剂、质子交换膜、碳纸,膜电极以及电堆组装的整套生产工艺和量产技术,产品性能指标基本和日本持平;攻克了钛双极板的材料、加工、冲压、焊接和表面处理等工艺并实现量产,成为世界上继日本丰田之后第二个掌握该技术的厂商。
为实现我国“双碳”目标,绿色低碳科技创新就显得至关重要。柴茂荣认为,燃料电池目前的创新重点应聚焦在低成本、高稳定性和安全性3个方面上。“就目前而言,市场打开了,销量上去了,成本就会下来。要想开拓燃料电池汽车市场,把高价变成民用低价,就是创新。”
如今,柴茂荣已有一年多没回日本看望妻儿了。在旅居日本的34年间,他曾多次放弃加入日本国籍的机会,为的就是那“心灵执念去抵达的归处”。
“我将以国家需求为己任,为实现‘双碳’目标,继续在氢能领域努力奋斗!”柴茂荣如是说。