走進西部材料感悟知識的力量。

　　走進西部材料觀鈦的應(yīng)用場景。

　　走進西部材料看碩博團隊真能。

　　1791年，英國業(yè)余礦物學(xué)家格雷戈爾在英國馬納坎附近的一條小溪旁發(fā)現(xiàn)一些會被磁鐵吸引的黑沙，分析出里面含有氧化鐵和一種無法鑒別的金屬氧化物；1795年德國化學(xué)家克拉普羅特在分析匈牙利產(chǎn)的紅色金紅石時也發(fā)現(xiàn)了這種氧化物。引用希臘神話中泰坦神族“Titanic”的名字給這種新元素起名叫“Titanium”。克拉普羅特獲悉格雷戈爾較早前的發(fā)現(xiàn)之后，克拉普羅特取得了一些馬納坎礦物的樣本，并證實它含鈦。從此，科學(xué)家開啟了鈦金屬應(yīng)用場景千姿百“鈦”的神秘之旅。十三朝古都西安有一支科研團隊一直在探索、挖掘、發(fā)現(xiàn)、拓展鈦金屬福惠人類的優(yōu)異品質(zhì)。

　　鈦的世界五彩繽紛，航天、航空、航海、石油、化工等領(lǐng)域都有鈦的身影在閃耀。本文走進西部材料金屬股份有限公司（簡稱西部材料）探尋他們在“氫能關(guān)鍵材料”領(lǐng)域的研發(fā)成果。什么是氫能？氫能是氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，具有無碳排無污染、熱值高、安全性好（氫氣在泄露后極易擴散，爆炸下限濃度高于汽油和天然氣）、應(yīng)用場景多等優(yōu)點，被譽為“21世紀的終極能源”。而在氫能產(chǎn)業(yè)中的“制、儲、輸、用”各個環(huán)節(jié)都免不了材料的選控。西部材料李禹辰博士介紹說，我國氫能產(chǎn)業(yè)起步比國外較晚，近幾年在國家和地方政府的大力推動下，國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展開始步入快車道，整個氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)基本完備，但產(chǎn)業(yè)的技術(shù)成熟度與國外先進技術(shù)相比還有明顯差距，比如高質(zhì)量精密鈦材、高性能涂層、高效精密沖壓等關(guān)鍵材料和技術(shù)亟待實現(xiàn)突破，這也是西部材料氫能關(guān)鍵材料工程研究中心的重要工作。

筆者采訪李禹辰博士（左）

　　走進西部材料，看見一臺臺先進的氫能關(guān)鍵材料“鈦”的制作裝備。李禹辰開門見山說，用鈦研制的鈦極板的優(yōu)勢是質(zhì)量輕、耐蝕性好、比強度高，西部材料的鈦材表面光潔，色澤均勻，板形平整，無污跡及加工缺陷，并且綜合性能優(yōu)異——鈦板尺寸精度高，力學(xué)性能優(yōu)異，微觀組織均勻。現(xiàn)在，西部材料已經(jīng)實現(xiàn)從基材到成型雙極板全工序自主加工，可實現(xiàn)高質(zhì)量鈦極板的批量供貨。對于鈦在PEM電解槽以及氫燃料電池中發(fā)揮的重要作用，李禹辰從科普推廣鈦的應(yīng)用角度予以詳解。

氫燃料電池高性能鈦雙極板

　　目前，在PEM電解水制氫中，只能用鈦作為極板材料和纖維氈擴散層材料！這是因為在PEM電解水服役環(huán)境為高電壓加酸性條件，比鈦便宜的材料耐不住這個服役環(huán)境，比鈦更貴的材料比如鉭或者鈮性價比不高。綜合考量，只能選擇鈦來作為PEM電解水中的雙極板和它的氣體擴散層材料。李禹辰從材料性能、性價比介紹后，鈦材料在某些材料的共性中有其獨特的差異性，也是PEM電解水選擇鈦的原因。

PEM電解槽氣體擴散層（鈦纖維氈）

　　李禹辰說，現(xiàn)在西部材料是氫能關(guān)鍵材料供應(yīng)商，有上百碩士博士團隊在這個領(lǐng)域和相關(guān)領(lǐng)域研發(fā)攻克材料應(yīng)用技術(shù)難關(guān)。腦洞里突然蹦出來一句話——西部材料百人碩博團隊真“能”！為了探秘他們真“能”，探秘鈦作為氫能關(guān)鍵材料的研發(fā)深耕與應(yīng)用場景，李禹辰介紹了燃料電池為何選擇用鈦的科學(xué)問題。他說，對于燃料電池的雙極板有多種選擇，可以選擇石墨、不銹鋼，西部材料在經(jīng)過反復(fù)的材料對比實驗后，最終選擇鈦作為燃料電池雙極板基材。

PEM電解槽高導(dǎo)電鈦雙極板

　　一代材料的應(yīng)用往往凝聚著一代代科技人員的智慧、研發(fā)、深耕，一次次的試驗，一次次的觀察，把性價比最好的材料用到最科學(xué)最合理的場景，這也是西部材料上百碩士博士團隊真“能”的才智發(fā)揮。李禹辰說，之所以在燃料電池中選擇鈦，是因為鈦與石墨、不銹鋼等材料試驗比較后，鈦的幾大核心優(yōu)勢凸現(xiàn)出來了——

　　燃料電池中的石墨板重量比較重，脆性比較大，阻氣性不夠好，并且石墨電堆的功率密度不夠理想。不銹鋼做雙極板，雖然成本相對較低，但不銹鋼耐蝕性不夠好，服役壽命較石墨極板有明顯降低。相對于石墨和不銹鋼材料，鈦擁有的優(yōu)勢十分明顯，首先鈦特別輕，其次是比強度高，第三是耐蝕性好。材料比對研發(fā)試驗后考量，雖然目前鈦雙極板價格相對于不銹鋼板來說價格稍高，但整體服役壽命更長，從電堆全壽命周期和后期保養(yǎng)維護成本考量，鈦極板的性價比反而更高。李禹辰說，這也是為什么說鈦更適合作為氫燃料電池雙極板的原因。

超輕鈦極板空冷電堆

　　現(xiàn)在西部材料氫能關(guān)鍵材料工程研究中心聚焦制氫、儲氫、用氫等方向，重點開展PEM電解制氫、燃料電池、甲醇重整制氫、高壓儲氫罐等方向的關(guān)鍵材料研制，致力于建設(shè)氫能關(guān)鍵材料科技成果轉(zhuǎn)化平臺和氫能人才培養(yǎng)引進平臺，解決氫能行業(yè)關(guān)鍵材料問題，推動氫能產(chǎn)能高質(zhì)量發(fā)展。目前，已經(jīng)實現(xiàn)氫能關(guān)鍵核心材料的研制、中試和批量化生產(chǎn)。

　　鈦的應(yīng)用場景還有許多未知領(lǐng)域等待像西部材料碩士博士一樣的科技團隊去探秘與研發(fā)。在李禹辰博士對氫能關(guān)鍵材料的科普后，筆者對鈦的世界又有了全新的認知，未來在氫能應(yīng)用、能源領(lǐng)域、汽車行業(yè)等諸多方面都會有鈦的元素。