海归博士后佛山创业 推进质子陶瓷导体技术应用

2021-11-05 22:16

  第一届全国博士后创新创业大赛总决赛的同期,一场关于固体氧化物燃料电池材料的学术盛事也将在佛山举行。近段时间,佛山科学技术学院副教授陈旻博士忙着筹备将于11月18日~20日举办的第一届中国质子导电陶瓷清洁能源应用学术会议暨2021年国际固态离子学会地区专题研讨会。在两个国家三所大学完成7年博士后研究工作后,陈旻于2017年归国成为一名高校老师,同时积极创业,希望以所专所长推动质子陶瓷导体在中国清洁能源领域特别是氢能领域的应用,为实现“碳达峰、碳中和”目标助力。

  陈旻的博士后经历很丰富,他先后在加拿大阿尔伯塔大学、卡尔加里大学和挪威奥斯陆大学从事博士后阶段的研究工作。

  为何选择在不同国家的不同高校做博士后?陈旻说,2007年在武汉理工大学硕士毕业后,为深入研究固体氧化物燃料电池材料,他前往该领域发展较快的韩国攻读陶瓷工学博士学位。

  “尽管固体氧化物燃料电池材料应用前景广泛,但只有解决了基础研究问题,才能把研究成果应用到相关领域。”陈旻说,由于韩国导师研究方向侧重于应用领域,他希望能够了解更多基础原理,于是决定到该领域基础研究走在世界前列的加拿大阿尔伯塔大学、卡尔加里大学和挪威奥斯陆大学做博士后研究。

  陈旻介绍,固体氧化物燃料电池材料应用是一门高度交叉的学科。他在阿尔伯塔大学进行了为期一年的新材料研究,随后到卡尔加里大学学习三年,最后到奥斯陆大学做缺陷化学研究,师从挪威科学院院士TrulsNorby。“当时有100多人申请做TrulsNorby院士的博士后,我非常幸运,最后以第三名入选。”陈旻说。

  “如果问我这七年的博士后经历带来了什么,那就是从不同学科领域角度,对固体氧化物燃料电池材料进行深入研究,依靠多年累积,从而形成全面认知。”陈旻说,在不同国家做博士后研究,与世界各地一流的科研工作者合作,让自己开阔了研究视野,也提升了科研能力,为今后发展打下坚实基础。

  “博士后阶段可以说是我个人单枪匹马做科研的巅峰阶段。”在陈旻看来,硕士、博士阶段都有导师带领做科研,但在博士后阶段基本依靠自己独立科研。这段经历让他在回国后很快进入角色,无论是当老师教书育人,抑或是申报国家、省自然科学基金项目,还是快速组建技术团队创业,过程都很顺利。

  为何选择回国发展?陈旻说,一方面是家庭原因,另一方面看中国内新能源产业迅猛发展,希望能够在此领域大展拳脚。

  在众多城市中,陈旻毫不犹豫选择了佛山。他说,佛山依托完备的汽车与零部件产业链,以氢能源为突破,布局早、发展快,大力推动新能源产业发展,至今已形成一定规模产业集群,并走在全国前列。“佛山新能源产业部署与国家政策和全球产业发展高度一致,其发展潜力和前景对我有很强的吸引力。”

  来到佛山后,陈旻一边教书,一边持续深入研究质子陶瓷导体技术。在与佛山相关企业接触过程中,他发现质子陶瓷导体技术能够在氢能产业链条上发挥重要作用,逐渐萌生了创业的想法,希望推动科研成果从实验室到产业化、从理论知识到市场应用。

  “固体氧化物燃料电池是在高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环保地转化成电能的全固态化学发电装置,被公认为是下一代清洁能源的首选。”陈旻说,在汽车等应用场景上的低温燃料电池,近年来通过技术、人才的引入有了长足发展。但在以固体氧化物燃料电池为代表的高温燃料电池领域,国内技术水平与美国、日本等发达国家仍有很大差距。

  敢想敢干的陈旻很快组建起一支技术团队,创办佛山方竹科技有限公司,并于2018年底落户佛山市创业孵化示范基地,当地给予租金优惠、创业补贴等。

  这支创业团队包括2名从美国华盛顿大学、德国慕尼黑大学的归国博士后,以及5名博士。他们各自有着不同的研究方向,组合起来就是希望取长补短,形成最大效应。目前,他们主要研发方向为质子导电性陶瓷燃料电池,争取早日实现市场化。

  陈旻介绍,由于固体氧化物燃料电池运行温度一般在800~1000摄氏度之间,导致电池寿命短、成本高。而采用质子导电陶瓷材料可以有效将温度降低到500摄氏度左右,让电池寿命延长2~3倍,同时有利于这一燃料电池从固定场景向移动场景延伸。比如,在美国已有团队研发出的类似产品应用在无人机上,续航时间达到24小时。

  随着国家氢能计划的加速推进,高温质子导电及电化学器件的研制越来越受到学术界与产业界的重视。

  陈旻表示,拥有较高发电效率、较低污染的质子导电性陶瓷燃料电池将大有可为,可以广泛运用既需要热又需要电的场景中,比如学校、医院、机场等分布式能源领域。

  为此,陈旻积极参与组织第一届中国质子导电陶瓷清洁能源应用学术会议,邀请国内外专家学者、企业代表一同探讨其性能、寿命、成本和可靠性的关键核心技术突破,进一步整合产业链条,推动市场化、商业化等合作。会议还特别邀请挪威科学院院士Truls Norby作为会议主席参会并作主题报告,介绍国外最新研发趋势与成果。

  第一届全国博士后创新创业大赛将于11月19日-21日在佛山市举行。陈旻认为,这是对博士后创业的一份认可,将鼓励更多博士、博士后创新创业,有效地推动技术进步和经济转型发展。

  陈旻说,一般而言偏技术领域的项目更容易受到青睐,因为变现性比较强。但也有很多博士、博士后侧重基础研究,当下不一定能立即产业化,需要长期积累与努力,在十几二十年后才能看到成果。希望通过大赛,让更多的人去关注基础研究项目,有效引导企业、机构参与其中,从而增加基础研究的力量与规模。

  更为重要的是,大赛还能让博士、博士后能力得以充分展现。“我们往往看到的仅仅是博士后创业项目,其实博士后自身积累的专业知识,可以有效帮助企业解决项目之外的技术难题。”陈旻说,他们团队就与新明珠陶瓷集团合作,尽管与质子导电性陶瓷燃料电池领域无关,但团队在陶瓷工业领域上的知识积累,帮助企业开展了陶瓷薄板的增韧技术等研究。

  陈旻认为,佛山这座制造业大市,需要通过这样的大赛向更多的博士、博士后人才展现产业实力、城市魅力,吸引更多的人才来此创新创业,推动城市能级提升。

  同时,作为一名高校老师,陈旻希望能培养出更多热爱基础研究的科研人员,鼓励引导他们积极创新创业,为国家高水平科技自立自强作出贡献。

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