編者按

為助力廣大中小企業(yè)突破“技術(shù)短缺、人才匱乏”的發(fā)展瓶頸，破解青年博士“成果轉(zhuǎn)化難、實(shí)踐平臺少”的成長困境，浙江省科協(xié)以博士創(chuàng)新站為載體，組建“青年博士+中小微企業(yè)+產(chǎn)學(xué)研平臺”的創(chuàng)新共同體。本欄目精選來自不同區(qū)域、不同行業(yè)、不同發(fā)展階段的博士創(chuàng)新站典型案例，以實(shí)踐案例為切口，生動展現(xiàn)這一模式如何精準(zhǔn)破解企業(yè)技術(shù)難題、有效釋放博士創(chuàng)新活力、切實(shí)推動產(chǎn)業(yè)升級和中小企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

概況

畔星科技（浙江）有限公司（以下簡稱“畔星科技”）面臨氫燃料電池開發(fā)技術(shù)瓶頸。童圣富博士協(xié)助企業(yè)開發(fā)出適配航空、儲能等多元場景的燃料電池產(chǎn)品，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷20余國，并牽頭制定“浙江制造”標(biāo)準(zhǔn)，推動氫能全產(chǎn)業(yè)鏈升級。

建站博士：童圣富博士

金華理工學(xué)院籌建辦（金華高等研究院）新能源材料研究所所長、第一黨支部書記，副研究員，金華市青年拔尖人才，中國化學(xué)會高級會員，金華市新材料學(xué)會副理事長兼秘書長，G60科創(chuàng)走廊俄羅斯院士創(chuàng)新基地首席專家，主要從事氫燃料電池、金屬離子電池、金屬空氣電池等能源轉(zhuǎn)化與存儲體系中的關(guān)鍵電化學(xué)、電極材料等相關(guān)領(lǐng)域的研究，統(tǒng)籌博士創(chuàng)新站整體工作，負(fù)責(zé)項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。童圣富博士迄今已主持完成或承擔(dān)國家自然科學(xué)基金、省級各類項(xiàng)目以及金華市重大科技計(jì)劃項(xiàng)目等10余項(xiàng)，在國際頂尖刊物發(fā)表論文50余篇，獲授權(quán)發(fā)明專利5件。

建站企業(yè)

畔星科技成立于2017年，是一家專業(yè)從事氫燃料電池技術(shù)研發(fā)及推廣應(yīng)用的國家高新技術(shù)企業(yè)。公司主要產(chǎn)品涵蓋氫燃料電池關(guān)鍵零部件、小功率空冷電堆、大功率金屬水冷電堆、多場景用氫燃料電池系統(tǒng)（包括車用級燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、燃料電池備用電源系統(tǒng)、燃料電池分布式發(fā)電系統(tǒng)、燃料電池小型應(yīng)用系統(tǒng)等）。

01

破局應(yīng)用單一化，

氫能多元化平臺加速建設(shè)

在全球能源結(jié)構(gòu)低碳轉(zhuǎn)型與“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動下，氫能作為清潔、高效的戰(zhàn)略能源，已成為我國能源革命的重要方向。近年來，政策端持續(xù)發(fā)力，《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》明確提出構(gòu)建多元化氫能應(yīng)用生態(tài)，各地“氫走廊”建設(shè)加速推進(jìn)，產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖贁U(kuò)張。然而，當(dāng)前我國氫能產(chǎn)業(yè)鏈仍面臨關(guān)鍵瓶頸——燃料電池應(yīng)用場景高度集中于商用車領(lǐng)域，乘用車、航空、儲能、工業(yè)等潛力市場滲透率不足。單一化的應(yīng)用導(dǎo)致技術(shù)迭代緩慢、成本居高不下，難以形成規(guī)模效應(yīng)。

燃料電池核心部件技術(shù)方面，金屬雙極板流道設(shè)計(jì)、耐腐蝕涂層等“卡脖子”問題長期制約電堆性能提升，進(jìn)一步限制了其在高溫、高濕、低溫等復(fù)雜環(huán)境下的適應(yīng)性。以備用電源、無人機(jī)動力系統(tǒng)為例，傳統(tǒng)燃料電池因體積大、成本高、壽命短，難以滿足多元場景需求。與此同時(shí)，歐美日韓等國已在航空、船舶、分布式發(fā)電等領(lǐng)域加速布局，技術(shù)差距倒逼國內(nèi)產(chǎn)業(yè)亟須突破單一化桎梏。在此背景下，開展燃料電池多元化平臺搭載研究開發(fā)成為破局關(guān)鍵。

基于此，畔星科技聯(lián)合童圣富博士團(tuán)隊(duì)，依托浙江省博士創(chuàng)新站平臺，啟動燃料電池多元化平臺搭載研究開發(fā)項(xiàng)目，旨在通過核心技術(shù)突破與多場景應(yīng)用拓展，推動氫燃料電池產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?、商業(yè)化進(jìn)程。團(tuán)隊(duì)通過優(yōu)化雙極板流場結(jié)構(gòu)、創(chuàng)新膜電極材料體系、構(gòu)建低成本量產(chǎn)工藝，可大幅提升燃料電池的環(huán)境適應(yīng)性與經(jīng)濟(jì)性，推動其向航空動力、離網(wǎng)儲能、熱電聯(lián)產(chǎn)等高附加值場景延伸。此舉不僅能釋放萬億級市場潛力，更將加速氫能全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同升級，為我國在全球氫能競爭中搶占技術(shù)制高點(diǎn)提供核心支撐。

童圣富博士團(tuán)隊(duì)入企指導(dǎo)

02

創(chuàng)新實(shí)踐，關(guān)鍵零部件實(shí)現(xiàn)突破性跨越

項(xiàng)目聚焦氫燃料電池核心部件——金屬雙極板及膜電極（MEA）的技術(shù)攻關(guān)開展研發(fā)工作。

雙極板作為燃料電池的“骨架”，承擔(dān)氣體分配、電流傳導(dǎo)、熱量管理等多重功能，其性能直接影響電堆效率與可靠性。傳統(tǒng)雙極板流道設(shè)計(jì)難以平衡氣體分布均勻性與壓降損耗，金屬雙極板成型易出現(xiàn)變形、開裂等問題，同時(shí)，金屬雙極板在酸性環(huán)境下易腐蝕，涂層易剝落，導(dǎo)致接觸電阻劇增、壽命縮短。

針對上述技術(shù)難題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)采用多物理場耦合仿真技術(shù)，建立流道結(jié)構(gòu)對電池內(nèi)流場、濃度場及電化學(xué)性能的關(guān)聯(lián)模型，優(yōu)化蛇形、交指型復(fù)合流道設(shè)計(jì)，使氣體分布均勻性提升30%，同時(shí)開發(fā)高精度沖壓-蝕刻復(fù)合工藝，通過調(diào)整成型壓力、模具間隙等參數(shù)，解決金屬板成型缺陷，良品率從70%提升至95%。涂層工藝方面，通過磁控濺射技術(shù)實(shí)現(xiàn)納米級CrN/TiN多層結(jié)構(gòu)沉積，耐腐蝕電位提升顯著。

膜電極（MEA）作為燃料電池電化學(xué)反應(yīng)的核心組件，其成本占燃料電池的50%以上，而催化層由于采用貴金屬鉑（Pt）為原料，在膜電極成本中占比達(dá)到36%，因此，通過降低貴金屬使用量、提高貴金屬利用率、提升催化層穩(wěn)定性可有效降低膜電極成本。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)圍繞催化劑的合成開展研究工作，最終成功研制出一款高性能低載量的無碳催化劑，在提升燃料電池催化劑效率的同時(shí)還滿足催化劑性能及使用壽命的需求，大大降低了產(chǎn)品生產(chǎn)成本。

通過上述項(xiàng)目成果，畔星科技聯(lián)合童圣富博士團(tuán)隊(duì)開發(fā)適配了航空、儲能、熱電聯(lián)產(chǎn)的定制化燃料電池產(chǎn)品，彰顯了“氫能+”的無限潛力。目前，系列產(chǎn)品已出口至歐美、東南亞等20余國，成為國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品出口量最大的企業(yè)。

標(biāo)準(zhǔn)的制定，是“技術(shù)-產(chǎn)品-市場”鏈條的核心紐帶。2024年，由畔星科技聯(lián)合博士創(chuàng)新站童圣富博士團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)編制的《質(zhì)子交換膜燃料電池備用電源系統(tǒng)》“浙江制造”標(biāo)準(zhǔn)（T/ZZB 3881-2024）正式獲批發(fā)布，這不僅標(biāo)志著博士創(chuàng)新站的科研成果從實(shí)驗(yàn)室邁向產(chǎn)業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)化的關(guān)鍵一躍，更是將創(chuàng)新站的科研成果固化為可復(fù)制的技術(shù)規(guī)范，既提升了“浙江制造”的品牌競爭力，也加速了氫能全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同升級。

標(biāo)準(zhǔn)起草討論會

03

展望未來，錨定氫能產(chǎn)業(yè)新高地

作為浙江省氫能技術(shù)攻關(guān)與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的“先鋒軍”，畔星科技聯(lián)合童圣富博士團(tuán)隊(duì)建立的博士創(chuàng)新站正以核心技術(shù)突破為支點(diǎn)，撬動全省氫能產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建設(shè)。創(chuàng)新站圍繞“技術(shù)引領(lǐng)、場景深耕、生態(tài)共建”三大方向，計(jì)劃針對燃料電池極限性能優(yōu)化展開攻關(guān)，同時(shí)推動氫能向船舶動力、零碳煉鋼、社區(qū)供能等多元領(lǐng)域滲透，協(xié)助構(gòu)建長三角氫能物流走廊和民生減碳新模式。同時(shí)，依托“浙江制造”標(biāo)準(zhǔn)紐帶，創(chuàng)新站聯(lián)合高校共建檢測認(rèn)證中心，孵化專精特新企業(yè)，深化國際技術(shù)合作，打造長三角氫能創(chuàng)新共同體。

未來，創(chuàng)新站將以“產(chǎn)學(xué)研用”深度融合推動中國氫能產(chǎn)業(yè)從“跟跑”邁向“領(lǐng)跑”，為全球能源轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)“浙江方案”。

來源：省院士專家服務(wù)中心

責(zé)編：葉　揚(yáng)

美編：陳路漫

一審：何百岳

二審：方佳佳

三審：王陸軍