氢能会改变未来吗？关键其实在燃料电池

作为一种发电过程中不排放二氧化碳的下一代能源技术，氢燃料电池正受到越来越多关注。其中，一个尤其被看好的应用领域就是交通出行。原因在于，燃料电池车辆具有续航距离长、燃料补充时间短等特点。

不过，要实现真正的大规模普及，目前依然面临提高功率、延长寿命以及降低成本等课题。而与这些问题直接相关的，正是燃料电池内部材料和催化剂的开发。

这一次，日本一家媒体采访了九州大学工学府氢能系统专业博士三年级学生中村省吾。他目前在“氢能利用过程研究室”从事相关研究。

九州大学机械工程系“氢能利用工程讲座·氢能利用过程研究室”，以实现以燃料电池为核心的环境友好型氢能社会为目标，在过去约四分之一世纪的研究积累基础上，持续开展燃料电池以及相关氢能系统的材料与工艺研究。

Q1 首先，请介绍一下您研究的是哪个领域？

我从事的是一个叫电化学的领域。

简单来说，就是研究化学反应与电能之间相互转换的学科，电池就是其中最典型的例子。

而我目前主要研究的是，利用氢气作为燃料发电的氢燃料电池。

我的工作主要是设计不同的材料，然后验证这些材料会怎样改变燃料电池的性能。

Q2 您现在具体研究的课题是什么？

为了实现高功率、长寿命的氢燃料电池，我目前正在进行电极催化剂的开发。

所谓催化剂，就是能够让化学反应更容易进行的一种材料。

在燃料电池内部，氢气与氧气发生反应并产生电能，而推动这一反应发生的，就是电极催化剂。

因此，催化剂的性能和耐久性，会在很大程度上影响整个燃料电池的输出功率和使用寿命。

也正因为如此，到底采用什么样的材料非常重要。

Q3 如果用一句话概括，您的研究是在做什么？

就是为了让燃料电池拥有更高性能、同时更加耐用，去寻找：

究竟什么样的材料最好。

Q4 为什么现在特别需要这项研究？

为了实现碳中和社会，利用氢气产生电能的氢燃料电池，被视为一种发电过程中不排放二氧化碳的下一代能源技术，因此受到广泛期待。

和依靠电池驱动的纯电动车相比，燃料电池汽车的优势在于，行驶距离更长，而且补充燃料所需要的时间更短。

因此，燃料电池尤其被看好应用于大型商用车等交通运输领域。

不过，如果想进一步推动燃料电池普及，就必须继续实现更高功率、更长寿命和更低成本。

而要做到这些，材料开发就是非常重要的一项研究课题。

Q5 您这项研究的目标是什么？

为了实现高功率、长寿命的氢燃料电池，我们希望能够弄清楚什么样的材料特性可以抑制燃料电池的劣化。

我们的目标并不是找到一种性能不错的材料以后，研究就结束了。

而是想进一步弄清楚：

到底具有什么样性质的材料，才能让燃料电池更加耐用？

也就是说，希望找到其中的规律和条件。

Q6 具体是怎么研究清楚这些问题的？

首先，我们会提出一个假设：

“如果采用具备某种特征的材料，是不是就能够延长燃料电池的寿命？”

然后，我们会制作各种不同的材料，并实际利用这些材料组装燃料电池，开展发电试验以及耐久性试验。

试验结束以后，我们会分析：

材料之间的差异，会怎样影响燃料电池的劣化速度。

接下来，再进一步找出能够抑制劣化的材料究竟有什么共同特征，以及为什么这些特征能够减缓劣化。

最终，希望把背后的机理也弄清楚。

Q7 如果这项研究取得进展，未来能够实现什么？

如果未来能够实现高功率、长寿命的氢燃料电池，就有望进一步推动燃料电池卡车和燃料电池公交车的普及。

而这些交通工具的普及，也将进一步推动碳中和社会的实现。

另外，燃料电池性能提升以后，也有助于降低车辆购买和导入时的成本，以及后续长期使用过程中的维护成本。

因此，这也有望进一步推动燃料电池汽车普及。

现在，日本正在推进包括“氢能大动脉构想”在内的一系列项目，希望首先在交通领域创造氢气需求，再以此为起点推动氢能社会建设。

而要实现这样的目标，高性能、长寿命的燃料电池是不可或缺的。

我希望通过自己的研究，为相关基础技术的发展提供支持。

Q8 稍微换个话题。当研究陷入瓶颈时，您会怎样放松自己？

我的研究以实验为主。

所以当实验结果不理想时，就必须一个个排查原因，而追加实验往往又需要花费很多时间。

有时候，花了好几天完成的一组实验，最后也可能失败。

不过，即便遇到这种情况，我通常也会一边思考：

“下一次应该怎样改进？”

一边继续推进研究。

即使最终没有得到预期结果，我也不会把它简单地看成一次“失败”，而是会把它理解成：

为下一次改进提供线索的一份数据。

可能正因为我一直保持这样的思考方式，所以即使实验失败，也不会觉得特别有压力。

当然，在研究之外，我也很重视让自己适当抽离。

比如做力量训练、打高尔夫，或者和朋友一起吃饭，聊聊最近的生活。

我觉得，有意识地安排一些暂时离开研究的时间，反而能够帮助自己长期坚持研究。

Q9 最后，能不能对那些开始对这个领域感兴趣的读者说几句话？

我之所以希望从事与脱碳相关的研究，是因为我对气候变化正在威胁人们的生活甚至生命这件事，有着很强的危机感。

所以，当我想到自己的研究也许能够稍微减轻一些气候变化带来的影响，甚至可能在未来帮助保护世界各地人们的生活和生命时，我会感受到非常大的价值和动力。

我觉得，能源领域最大的魅力就在于：

你自己觉得有趣、愿意投入其中的研究，同时又能够直接与脱碳、气候变化等社会问题的解决联系起来。

而氢能，更是一个接下来即将进入大规模社会应用阶段的领域。

能够作为研究人员或者工程师，亲眼见证社会发生变化的瞬间，并且参与其中、贡献自己的一份力量，我认为这正是这个领域特有的魅力。

所以也希望大家能够找到一个：

真正让自己发自内心感到兴奋，同时又能够让自己感受到意义的研究方向，然后勇敢地去挑战。

采访后记

这次采访中，给我留下最深印象的一句话是中村先生说的：

“即使花了好几天做的实验最后失败了，我也不会感到特别大的压力。”

很多人在谈到“坚持”时，往往把它理解成意志力问题。

但中村先生的方式稍微有些不同。

即使实验结果不理想，他也会把这个结果直接转化成寻找原因的材料，再投入到下一次研究之中。

与此同时，他似乎也已经为自己建立了一套能够长期坚持研究的机制。

氢能真正进入社会、被大规模实际使用，可能还需要一段不短的时间。

也许，最终真正能够打造出这些社会基础技术的，恰恰就是那些能够陪着一个技术长期走下去的人。

那么，你现在正在长期坚持的事情，又是依靠什么样的方式支撑下去的呢？

原文作者：佐久间贵彦

铂道翻译并编辑。

信息来源：GenZ聚集地