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一场回归自然的能源革命——向华博士及其团队的水氢机发明记--广东科技报道

编辑:左朝胜 刘宁 王祥明 宋永芳   浏览:   日期:2016-12-12

  出版源:《广东科技》,2016,25(12) :63-65

 

 导读:“风起于青萍之末”,谁能料到一场将会席卷神州大地的能源革命之风,竟然起于广东省东莞市边缘的一个小镇。这就是位于东莞樟木头镇的广东合即得能源科技江苏快三(以下简称广东合即得)公司董事长向华博士在上世纪90年代创建了“水基科学向华理论”,并于2002年提出“动氢”理念, 2009年发明制造出全球第一台利用甲醇和水进行制氢发电的一体化“水氢机”,把能源革命引入了一条回归自然的大道。

目前,合即得研发团队在水氢机及其系列产品的研发上已拥有500多项专利,构建了核心的关键技术群,积累了大量的实践经验,成为国内自主研发、创新和生产水氢机的领军团队。同时,合即得也承担环保节能和可持续发展的社会责任。近日,记者一行赴东莞走访了该企业并专访了向华博士,深入了解了广东合即得专注水氢发电的创新创业历程。

当前,随着环境压力的日益加剧以及能源结构的不断调整,我国正在加速形成一种支持新能源发展的倒逼机制。如何高效、安全地使用清洁能源成为一项具有重大现实意义的课题。作为我国水基科学的开创者,广东合即得能源科技江苏快三董事长向华博士专注水基化学研究二十多年,并在氢能的开发利用上取得了一系列重大成果。

氢能被视为人类终极的清洁可再生能源,以其能效高、来源广泛,受到世界各国的高度重视,相关研究也是能源科学领域的一个热点。但为什么大规模使用氢气的时代一直没有到来,向华博士就此向记者透露“因为在氢能的应用与开发中,氢气的压缩、储运、装卸和运输成为困扰我们的最大难题。这些环节使本来只要几毛钱的氢变成了几十块上百块,成本大大增加不说,使用起来还非常危险和不便。这个问题也困扰了人类我二十多年。”

 

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动氢辟新径,喜迎“氢松时代”

当前,制氢技术已非常成熟,各方面的条件也在不断完备,压缩、储存和运输成为制约氢能发展主要瓶颈。多年来,很多科学家、工程技术人员都在研究储氢,为此可谓是绞尽脑汁。随着用氢思路逐步转变,向华博士和他的团队决定绕道而行,提出并研发甲醇与水合在一起即可得到人们所需氢气的“动氢”能源理念,引领社会走进了一个全新的充满着波折和惊喜的“氢能时代”。向华博士为记者细细讲解了他的“动氢”理念——“我们通过便携式的可移动‘动氢机’,实现氢能的即产即用,让难以储运的氢能随时随地动起来。如此一来,氢的使用成本降低,能量密度提高,也更加安全可靠。”“动氢”理念的提出,让我们感受到了向华博士不落窠臼、特立独行的思维方式。

现场制氢的理念听起来容易、做起来难。在“动氢”理念提出后不久,向华成功说服了第一个投资人,为其科研团队提供了60万元的风险投资,从而使其开展了周密的市场调查和技术情报收集,获取了第一手资料。并在后续的300万元投资基础上,开展了氢机的研发和试制。就这样,在“动氢”理念提出五年后,在机器和原理可行的基础上,向华博士及其团队成立了上合既氢机器江苏快三并生产出了第一台“氢机”。

“我们制作出来的第一台机器,比大衣柜小,比床头柜大一点,功率是三到五千瓦,这样的尺寸和功率并不让我们满意。”同时,向华团队经过调研发现,在“动氢”理念的逐梦征程上,并不是只有他们一家在战斗,奔驰、宝马等国际汽车巨头也都在尝试如何将制氢装置嵌入车上,但最后都功亏一篑,原因就是制氢装置笨重。因此,缩小制氢机的体积,成为推进“动氢”理念的关键。

方向锁定后,向华博士及其团队开始了潜心钻研和攻关,“在这个过程中,计算机的快速发展与变革给了我们坚定梦想的信心。你看,计算机可以从一栋楼房那么大变成今天这样一个笔记本大小,说明只要方向是正确的,目标就能达成,因为总有一天技术会实现。相较而言,技术不是问题,方向是根本性的问题。”通过不断改进材料和结构,提高集成度,向华博士团队的氢机目前已经做到热水瓶大小。水氢技术在国内处于非常领先的水平,合即得所进行的相关查新结果表明:“未见相同技术路线的报道,类似技术路线的有关性能指标(包括制氢纯度、发电效率、启动时间等)均低于本公司产品”。

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水氢创造新的文化和生活方式

近年,合即得陆续研发并生产出HMRI系列高纯氢机、HMRIE系列水氢发电机等国内首创氢能应用产品,以及可用于新能源汽车、充电站、船舶、飞机等的水氢燃料电池。向华博士告诉记者,“水氢机”是采用催化重整及纯化多项技术从醇水中获得高纯氢,通过质子膜系统产生电、热等多种能源的装置,包括高纯动氢机、水氢发电机、水氢燃料电池、水氢基站电源等一系列高精尖设备。

向华博士强调,水氢机是一种新的能源机,氢气并不是其最终产品,只是其一系列反应的中间产品,发电才是终极目的。他认为“动氢移电”,即移动的制氢和移动的发电,将会对人们生活产生巨大影响。“可移动是发展的趋势,如过去传统的固定电话发展到如今的移动电话,未来,‘动氢移电’将会极大便利人们的生活,如将水氢机装在手机上,就再也不用担心手机没电的问题了。如把水氢机加在各种机器上,‘水氢+’技术就能让传统产业真正转型升级。”

“未来,水氢机会是一种文化,是一种生活的方式,它有技术做支撑,我认为水氢机会让中国成为强国。”谈到水氢的未来,向华博士显得信心十足。

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实现甲醇经济  让能源无处不在

对于水氢机的工作原理,向华博士用示意图为记者做了简单的诠释(如图)。制氢里面有氢气、氧气、水基、电力、热力五大系统,燃料系统里也是如此。问题是如何把制氢的五大系统和燃料电池的五大系统合二为一。它们之间不是简单的“1+1”,而是把10个系统合并成5个系统,5个系统之间能相互利用。把醇水混合液作为原料,通过一系列反应实现物质和能量在制醇机、氢机、燃料电池中的转换,形成一个大循环,并可以实现多次循环利用。

对于为什么选择甲醇作为移动制氢的关键原料,向华博士解释道,“诺贝尔化学奖得主、著名有机化学家乔治·奥拉曾提出,二氧化碳加氢制取可再生低碳甲醇能变成商业化运作,实现甲醇经济。甲醇可通过太阳能、风能等间歇式可再生能源电制氢然后碳催化获得,也可以利用农作物秸秆、动物粪便和有机废水发酵获得,更重要的是它可以再生和重复利用,是转换氢能的最佳媒介。”

原来,除了实现经济效益外,甲醇的储存还是实现保障国家中长期能源安全的重要途径。作为一种普遍存在、转变简易的中间物质,多种能源可转变为甲醇,甲醇又可转换成人类需要的清洁能源。甲醇的特性是排氧固碳,利用甲醇制氢是“吸氧排碳”的过程,这样就形成了物质循环使用以及碳的平衡。因此,从长远看,甲醇是可再生能源时代最佳的能源中间环节,也是能源中长期存储的首选品种。

在向华看来,人类可以使用的能源是无处不在的,“地球上不缺能源,缺的是把能源更高效转化的综合技术,以及获得能源的手段。我们现在的环境问题主要是因为能源没搞好,所以要先解决能源问题。”

在合即得参观时,记者看到院子里摆放着的两辆氢能燃料电池汽车。汽车发动机盖子里面有两个小水箱,一端接甲醇水箱,一端输出电能。向华告诉记者,“不要小看这个车,除了节能环保、省钱外,更重要的是找到了中国碳的方向。我们都知道,内燃机和煤炭的碳,排出去了就收不回来。而水氢机中的碳是可以收回来的。因为甲醇里面除了氢就是碳,这个碳是高纯碳,立马可以收回来。收回来的碳又可以继续制甲醇。这就实现了循环。”水氢机能够吸碳排氧,电解水制氢后加二氧化碳变甲醇,催化重整又生成氢、电和水,这就是真正的循环。做到了能源自给自足,只有循环了,经济才可持续,社会才得以持续发展。

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 水氢理念缔造新的商业模式

2015年向华博士相继提出“+水氢”、“水氢+”及“移电联盟”理念,不仅构建了一副水氢事业的宏伟蓝图,而且为实现水氢梦提供了一个切实可行的方案,也为更多支持水氢事业发展的有识之士提供了一个发展平台。

 +水氢”即“学科、专业+水氢”,“+水氢”是基础型研究,研究如何把水氢机做得更好。水氢机中任何一个部件都可以从原料、工艺、组合、集成、软硬件等方面进行研究,水氢机综合性能(体积、重量、寿命、效率、噪音、价格)的提升离不开水氢机中各个部件技术的提高,而各个部件性能(体积、重量、寿命、效率、噪音、价格)的提升又建立在相关的学科、专业上。同时,“+水氢”又给传统的高精尖技术提供了一个创新和提升的平台,传统技术与水氢技术进行跨界整合后,可以不断提高水氢机的综合性能并不断降低水氢机的成本,从而分享水氢机带来的科技红利。“+水氢”理念在不同阶段可以产生不同的新理念、新技术、新模板、新产品等。

“水氢+”即“水氢+行业、领域”,“水氢+”是应用型开发,开发产业布局和提升。水氢机除了应用在基站电源、观光车、大巴车、充电桩、汽车等行业,还可以应用在医院、别墅、园林等领域,任何一种行业或领域只要有电力、节能、减排、智能化及移动等需求,都可以跟水氢机进行结合,水氢机可以应用于任何需要新能源的行业或领域并给予优化。“水氢+”模式可以使水氢机的应用领域迅速扩展,水氢技术也可以完全进行市场化运作,“水氢+”理念是多行业转型升级的创新模式,充分整合多行业多领域的优势技术或资源。 “水氢+”理念在不同阶段可以产生不同的新理念、新技术、新模板、新产品等。

移电联盟即“区域移电联盟”,“移电联盟”是市场化运营,探讨实现氢松生活。每个区域都有富有地方特色的政府、企业、大学、文化等资源,“移电联盟”是“+水氢”和“水氢+”区域性科普、体验、合作、展销及服务的联盟式平台。考虑到产业链的驱动靠创新,创新链的驱动靠资金,资金链的驱动靠政策链,“移电联盟”的一个运营模式是以固定式水氢充电桩、水氢移动充电车为基础,将电动车主、水氢充电桩、金融机构、终端消费场所、4S店、电动车厂、甲醇供应商、政府八大主体结合起来形成一个移电联盟商业圈,致力于解决国内电动车充电难的问题。“移电联盟”理念在不同阶段可以产生不同的新理念、新技术、新模板、新产品等。

水氢商业模式

重创新  脚踏实地做水氢

记者在合即得采访的时候,工作人员展示了PS3水氢发电机、Flash水氢发电机、水氢旅游观光车、水氢江淮电动车、水氢比亚迪E5电动车、北汽水氢中巴等最新的研发成果。工作人员告诉记者:“如果您是去年来这里,您只可以看到第一代的水氢机,而现在您看到的都是第三代、第四代水氢机,这些水氢电动车您更是看不到,因为这些都是今年我们的团队加班加点的研发成果。”

其实向华博士团队提出“动氢理念”后就一直在脚踏实地地在搞科研,他们不是仅仅提出一个纯粹的理念,而是在做一件可以真正实现中国能源革命的大事业。虽然在团队发展的过程中遇到了很多技术难题,但是他们从未想过要放弃水氢梦。

通过这么多年的努力,水氢事业的创始人团队从之前的几个人增加到几十人,现在已经拥有200多人的科研团队,此外合即得的技术顾问团队也在不断壮大,与高校间的产学研合作范围也在不断扩大。此外,团队还非常注重知识产权的建设,向华博士团队保有诸多醇水氢能发电式绿色电源、固态氢产品、制氢方法等多种核心专有技术及相关的知识产权,并成为国际IS0197法规和标准委员会的成员、加拿大国家工业协会及发电式绿色电源协会董事,参与了氢气储存和运输法规及标准的制定工作。团队专利申请范围覆盖了水氢机的各个关键配件,截止到目前为止,团队拥有关于甲醇制氢、氢燃料电池发电相关的国内专利500多项,其中已授权的专利近300项,国际PCT专利近30项,国外专利近10项,其中发明专利包括 “一种利用甲醇水制备氢气的系统及方法”、“甲醇水制氢设备的膜分离器及其制备方法”、“基于甲醇水重整制氢系统的余气换热助燃系统及方法”等多项关键技术。在商标方面,集团公司拥有包括“水氢”、“醇氢”、“移电”等200多个商标权,同时还对商标信息及时进行更新和备案。在企业标准方面,目前集团公司已经备案了四套企业标准包括“智能水氢高纯动氢机”、“非电网水氢充电桩系统标准”、“水氢燃料电池模块”、“水氢供电系统”。

 

合肥家博会特斯拉充电演示

采访的最后,向华博士表示,广东合即得的发展得益于国家经济的发展和政府相关政策的大力支持。未来,广东合即得将加大研发投入力度、坚持自主创新,同时争取更多科技资源和合作渠道,与合作商共同建设上下游产业的孵化器和产业园,帮助和推动更多的民营科技企业走上自主创新的道路。同时,他也希望有更多高精尖人才投身于氢能行业,与广东合即得一道共同构建中国的“水氢时代

 

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