新闻动态
news
集群专访丨叶思宇院士:海外打拼30载,花甲之年回国搞创业
2020.10.20

 

在《2020先进电池材料集群产业发展论坛》上,先进电池材料产业集群联合 新材料在线® 对叶思宇院士进行了采访。

 

 

从出国求学到一步步成为行业全球顶级专家之一,叶思宇用30年给自己的事业交上了一份完美的答卷。而他也从当年满头青丝的小伙子变成了双鬓间有华发的花甲“老人”。


2018年,叶思宇荣膺加拿大国家工程院。就在这功成名就的时刻,他却出做出一个令人意外的选择——从全球最顶尖的燃料电池研发和生产企业巴拉德退休后,只身回国搞创业。


叶思宇院士的这个举动,令人动容,也在当年的国内氢燃料电池行业投资圈引起一定关注度。

 

 

01

艰苦求学:与氢燃料电池不期而遇

 

 

1978年,叶思宇考入厦门大学化学系,在大四进行细分方向选择时,他做出了一个出人意料的决定——选择当时属于典型“偏门”的电化学。

叶思宇回忆,当时选择电化学一是因为个人不太喜欢纯化学,更喜欢与物理、化学都有关联的学科。而电化学的其中一个主要特征,就是用物理理论和研究手段来研究化学问题,这正对他的胃口。

另一个重要原因则是,叶思宇一直渴求得到名师指导,而当
时厦门大学比较优秀的老师基本集中在物理化学领域,比如田昭武院士。不出所料,优秀的叶思宇最终如愿拜得田昭武院士为师。

而田昭武这位化学界的突出贡献者,也确实对叶思宇此后的人生都产生了重大影响。

1988年,博士生毕业的叶思宇再次面临专业方向上的抉择。在化学各领域都已培养了优秀后继人才的田昭武院士对叶思宇提了一个建议:
尝试开拓我国化学研究相对薄弱的领域——有机电化学。

在明师指引下,叶思宇当即赶赴德国杜伊斯堡大学求学,在德国完成第一个博士研究后,再赶赴加拿大魁北克大学继续博士后深造。

这段海外求学的经历让叶思宇获益匪浅,最重要的是导师们学以致用的科研理念让他深有感触。

据叶思宇回忆,在德国留学期间,他和同事们曾被邀请去福特公司参观。参观过程中,福特公司的总工程师突然发问,“知不知道我们现在正在用的汽车喷涂油漆配方是哪里来的?”叶思宇一行一头雾水。

其后,他们被告知,这正是他们导师的研发成果。叶思宇这才了解到,自己的导师有很多发明,且都真正在工业界得到广泛应用。


“将科研成果产业化”这一理念就此刻入叶思宇的骨髓。

此时,原本一直应用于航空航天领域的氢燃料电池进入一个新的研究阶段,陆续有团队开始尝试将氢燃料电池的应用拓展到其它领域。

1999年的一天,知名燃料电池制造商巴拉德的副总裁到魁北克水电公司研究院参观,当时正在魁北克水电公司研究院工作的叶思宇与这位燃料电池专家进行了初次交流。

经过短暂的交流,叶思宇的才华就让巴拉德副总裁起了爱才之心,临走时对其郑重表示“希望你能加入巴拉德”。

叶思宇只当这是一句玩笑话,当时的他完全无法想象几年后的自己将与
“巴拉德公司首席科学家”“氢燃料电池电催化和膜电极领军人物”等头衔有关联。

 

 

02

海外追梦:奠定氢燃料电池汽车应用基础

 

 

如果说巴拉德是第一家将燃料电池从天上带到地上的公司,那叶思宇就是巴拉德实现这一过程的重要参与者。

此前,氢燃料电池主要被应用于航空航天领域,巴拉德要想拓展氢燃料电池的应用范围,必须要先让氢燃料电池具备应用到新领域的性能。

2000年左右,经过大量的前期研究,巴拉德确定氢燃料电池在汽车领域具备极大的应用潜力,接下来要解决的便是进一步改善氢燃料电池性能,开发出符合汽车领域应用要求的氢燃料电池。

也正是在这一年,叶思宇受邀正式加入巴拉德这一全球最顶尖的燃料电池研发和生产企业。

叶思宇负责的第一个项目,就是解决氢燃料电池车的冷启动问题。因为低温环境中水结冰,这会造成管道堵塞,导致氢气无法正常传输,电池也就无法正常转化电能;另一方面,低温环境下的电堆发电不均衡,可能导致燃料电池的腐蚀、损坏等问题。


“如果冷启动问题不解决,氢燃料电池在汽车领域的全面应用也就无从说起。”叶思宇对巴拉德当时面临的最大挑战心知肚明。

临危受命,叶思宇很快与团队一起研发出了抗反极催化剂,解决了冷启动问题。如此,巴拉德的氢燃料电池就具备了应用于汽车的基本性能,这也
意味着完成了从实验样品到真正工业化的关键转变。

 

因为这一突出贡献,刚加入巴拉德短短2年的叶思宇被破格提升为公司首席科学家。自此,叶思宇被公认为整个行业内该级别少有的华裔顶尖专家之一。

但叶思宇没有止步,他立马就投入到关于氢燃料电池的下一个挑战中。在解决冷启动问题之后,叶思宇还开发了抗碳腐蚀的阴极催化剂层,以延长燃料电池的寿命。

叶思宇发现,在氢燃料电池早期的设计中,需要将催化剂涂在扩散层上面。而这样做不仅技术门槛低,且因为降低成本要求铂金载量进一步下降,薄催化剂层就会存在不均匀、产品一致性大幅下降的问题。

为降低铂金载量进而降低成本,有企业开始试图将催化剂涂到质子交换膜上,这就是后来成熟的燃料电池膜电极设计,这样的膜电极设计也被叶思宇选定为主要研发方向。

沿着这一思路,叶思宇带队开发出世界最高水平的燃料电池催化剂,直接领导了燃料电池核心组件膜电极的生产工艺过程开发,使巴拉德公司成为世界上极少数几个能大规模工业化生产膜电极的先进企业。

回首这些研究的攻关过程,叶思宇深有感触:
“基础研究靠的是理科思维的科学家,产品研发和产业化验证则要靠理科思维的科学家工科思维的工程师的紧密合作,而产业化的验证过程是非常困难的。”

而为了让科研成果尽快落地,接通科学家和工程师两条高速公路间的“最后一公里”,叶思宇这位首席科学家也同时活成了工程师。“工程部的人总说,叶思宇是最不像做研发的人。”

无论是催化剂的研发,还是膜电极的不断改进,叶思宇的研究工作不仅帮助巴拉德在氢燃料电池领域一直保持着领先地位。另一方面,这些突破对于氢燃料电池产业的发展都是至关重要。


2018年,叶思宇荣膺加拿大国家工程院院士。而就这旁人看来功成名就的时刻,叶思宇再次出做出一个令人意外的选择——申请退休,只身回国,一切从头再来。

 

叶思宇当选加拿大工程院院士

 

 

03

退休归国:推动国产膜电极自主化

 

 

2017年前后,就在叶思宇在海外为氢燃料电池产业不断挥洒汗水的同时,他的故乡也迎来了氢燃料电池发展的历史机遇。这个历史机遇不仅被商业嗅觉灵敏的资本界看到,也被一直心系实业发展的企业家们一把抓住。

2018年,在海外闯荡30年并打下一片天地的叶思宇毅然回国。
他内心还有一个迫切想实现的梦想——膜电极自主化。这个梦想也是他已合作多年的创业团队成员们的追求。

众所周知,膜电极由质子交换膜、催化剂、气体扩散层构成。虽是集成,但膜电极由超过12种不同的核心材料组成,其产业化的难点之一就是核心材料的筛选,其次是制成工艺连续化以及工程验证。

膜电极作为质子交换膜燃料电池发生电化学反应的场所,是燃料电池技术的核心环节,其成本占燃料电池电堆总成本60%以上。

告别共事20年的同事,叶思宇带着复杂的心情回到阔已久的厦门大学,这里有当初为他指明人生方向的恩师,也有同样成就显然的师兄弟。

看到自己的爱徒荣归故里且准备报效祖国,年迈的田昭武院士很是欣慰。而来自恩师的认可也成为叶思宇继续奋斗的动力。

 

叶思宇回厦门大学看望恩师田昭武院士


加入鸿基创能这个创业团队后,叶思宇立马全身心投入国内氢燃料电池产业的新技术研发中,特别是膜电极这一核心材料。

关于膜电极,叶思宇一直称之为氢燃料电池的“芯片”。他表示,一方面膜电极的技术门槛较高;另一方面,膜电极在整个燃料电池系统中所占的成本比例高。如果该领域没有实现自主掌握而长期依赖进口,国内氢燃料电池产业不仅成本上有压力,在产品迭代、技术升级上也会越来越落后,整个产业必将受制于人。

据叶思宇介绍,自回国后,他便带领团队开始了新一代膜电极产品的研发,以期在保持性能和适当提高电池寿命的前提下,进一步降低成本。新一代膜电极产品铂金载量将进一步下降,之后还会有更新一代的产品被继续研发出来。

 

叶思宇为广东省科技厅杨厅长介绍鸿基创能的膜电极产品


“目前来看,中国的氢燃料电池膜电极在产能和质量上都已达到国际先进水平。”叶思宇对膜电极自主化这一使命执行得坚决又彻底。

2019年两会中,国家总理李克强将发展氢燃料电池写入政府工作报告。2020年9月21日, 国家五部委发布了“以奖代补”的政策,极大地增强了我国氢燃料电池行业无数奋斗者的信心。

对此,身处初创团队的叶思宇也有所感慨。“氢燃料电池作为一种清洁能源,其发展前景不可估量,但这是一个大产业,像中国这样的大政府才能更好地推动。”

最后,心系膜电极自主化的他再次坦言:“希望国家能够大力支持这个方向,引导资本对氢燃料电池更加敏感,再通过市场来助推行业迅速发展。一个新兴的高科技产品要想真正实现自主化,在初期肯定离不开国家的支持。”


【个人介绍】

叶思宇博士是加拿大国家工程院院士,在电化学尤其是燃料电池领域具有30余年研发和产业化经验。是国际公认的燃料电池电催化和膜电极首屈一指的领军人物,为现代燃料电池的发展做出了杰出贡献。

1982年在厦门大学化学系获得学士学位后,师从田昭武院士和钱人元院士;1988年在厦门大学获得电化学专业博士学位;2000年受邀加入加拿大巴拉德动力系统公司任高级研究员;2002年被破格提拔为首席科学家。

现任广州大学化学化工学院教授、广州大学黄埔氢能源创新中心主要负责人和首席科学家、鸿基创能科技(广州)有限公司副董事长和首席技术官。叶博士拥有50多项发明专利,并在世界一级专业期刊发表论文100余篇。他同时还是加拿大不列颠哥伦比亚大学、加拿大滑铁卢大学和华南理工大学、南方科技大学、西南交通大学、上海大学、中国科学院广州能源研究所等的兼职教授或者名誉教授。

2018年回国后,积极推进燃料电池产业化进程,担任广东省省长经济顾问,广东省政府新能源汽车产业创新发展咨询委员会燃料电池汽车领域专家组组长,广东省氢能技术重点实验室第一届学术委员会主任,先进能源科学与技术广东省实验室云浮分中心学术委员会主任,致力于推动中国新能源产业的发展。