福州大学氨-氢燃料电池技术成果入选国家能源局重大技术装备名单

福州大学氨-氢燃料电池技术成果入选国家能源局重大技术装备名单

福州大学肥料催化剂国家工程研究中心主任蒋利龙（右）、复旦紫金氢能总经理张庆（左）探讨“氨-氢”燃料电池技术。

全国首座“现场氨制氢加氢一体化示范站”在长乐建成并实现稳定运行。（图片由受访单位提供）

福达紫金氢能与厦门金龙联合打造的国内首辆“氨-氢”燃料电池客车

绿色“氨-氢”能源“零碳”循环路线示意图

复旦紫金氢能研发的国内首个“氨-氢”燃料电池电站为福建龙岩某常规离网基站提供电力保障。（受访单位提供图片）

核心提示

近日，国家能源局公布了第三批能源领域首批重大技术装备，复旦紫金氢能研发的“10千瓦‘氨-氢’燃料电池分布式发电系统”榜上有名。

氢能被誉为“21世纪终极能源”，但现阶段以氢气生产、储存、运输、使用为主的氢能产业链存在储运难、固有安全性弱等痛点，因此国际社会高度关注高效安全的氢能载体——氨。基于氨价格低廉、运输安全等优势，近年来世界各国都在积极开展氨能产业布局。

面对全球“氨-氢”能源发展趋势，我国在“氨-氢”转化利用方面的技术积累给我们带来了“先发优势”，在福建，依托福州大学建设，魏克美院士创办、蒋利龙研究员领衔的国家化肥催化剂工程研究中心，在国际上首次研发出以氨为储氢介质的“氨-氢”储能发电技术路线。

基于世界领先的“氨—氢”能源转化颠覆性关键技术，2021年12月，福州大学（以下简称“紫金集团”）（原名：北京三聚环保）与复旦大学（以下简称“紫金集团”）举行绿色能源重大产业项目战略合作协议签约，打造国内首个“氨—氢能源重大产业创新平台”，并共同出资设立复旦紫金氢能源（以下简称“复旦紫金氢能源”），围绕“氨—氢”重大绿色能源技术开展深度合作，倾力打造氨能源、氢能源与可再生能源万亿级一体化产业链。

在国家“双碳”战略目标背景下，本次产学研联合体致力于“氨-氢”能源新技术路线成果转化，不断丰富和拓展“氨-氢”能源应用场景，为氢能产业开辟出一条新路。

创造多项全国第一

什么是“氨-氢”燃料电池？

在位于福州工业路的福州大学化肥催化剂国家工程研究中心氨燃料电池实验室里，不同型号、规格的“氨—氢”燃料电池发电装置样机引人注目。

福州大学石油化工学院院长、国家化肥催化剂工程研究中心主任蒋利龙指着样机侧面的黄色瓶子说：“合成氨催化技术是我们中心的传统优势，现在我们采用的是新一代高效合成氨催化剂，液氨把氢气储存在这个瓶子里，然后通过氨热催化分解转化为氢气，再进行发电。”

蒋利龙解释道：“将氨分解生成氢氮混合气，无需分离，直接送入燃料电池发电，该技术目前处于商业化应用初期。”该公司研制的国内首座3千瓦“氨-氢”燃料电池电站交付使用并实现稳定运行，为福建龙岩曹溪镇一处经常离网的基站提供了持续不间断的电力供应。

“该设备实现了氢气即取即用和安全高效发电，解决了氢气储存运输问题，还具有噪音小、电池寿命长等综合优势。”富达紫金氢能总经理张庆介绍说，该设备若成功推广应用，为全国10%的通信基站、数据中心提供应急电力保障，预计每天供电可节省燃料成本约6000万元，实现碳减排约4万吨。

目前，复旦紫金氢能已研发出从3千瓦到100千瓦的系列“氨-氢”燃料电池分布式发电系统，8月23日，复旦紫金氢能研发的100千瓦“氨-氢”燃料电池分布式发电系统在工地现场首次投入使用。该装置是复旦紫金与复旦大学的合作项目，为工地提供持续不间断的电力供应，与柴油发电机相比，每度电成本可节省30%以上。

张清介绍，“氨-氢”燃料电池电站可用于草原、沙漠、山地、海岛等离网场景，帮助用户远程了解基站状况，实现长时间无人值守，从而实现安全、零碳、低成本供电。

氢能作为清洁能源，有着不可阻挡的发展势头，但氢气的储存和运输一直是制约其产业化应用的瓶颈问题。“过去一辆能运输40吨氢气的卡车，只能运输250公斤左右的氢气。运输过程中，会有5%~10%的氢气自然逸出。而氢气的爆炸极限是4%~75%，所以一旦泄漏很容易爆炸。”蒋利龙介绍。

氨作为高效储氢介质，具有易液化、易储存、易运输、安全性高、零碳排放等优势，在氢能战略前提下，氨能的开发与合理利用已是大势所趋。

除了应用于氨氢燃料电池电站，氨氢转化技术还有更多的应用前景，张庆介绍，福州大学化肥催化剂国家工程研究中心研发的“高效合成氨”和“低温氨分解”两大核心技术，已开始拓展分布式电源、移动电源、现场氨制氢加注一体化站、车用/船用动力及“氨-氢”燃烧内燃机等应用场景。

去年9月，国内首座“现场氨加氢加氢一体化示范站”在长乐建成，标志着氨加氢加氢技术进入应用示范阶段，该项目由福建石油、雪人股份有限公司、福建紫金氢能等多家福建省新能源企业联合推进。

福州大学国家化肥催化剂工程研究中心教授、福州紫金氢能副总经理罗宇告诉记者，该加氢站以氨作为氢气的储能载体，自主创新的制氢加氢设备技术，将“燃油喷射”等功能融为一体，实现了氢气即制即用。一辆氢燃料电池公交车加氢时间不到10分钟，加满后可行驶近400公里。该技术预计2025年年产值将突破100亿元，2030年预计每年可减少二氧化碳排放5600万吨。该项目还被列入省科技厅重大专项。

今年1月，复旦紫金氢能与厦门金龙联合开发出全国首款“氨—氢”燃料电池客车，实现了氢能源在车辆上即用即用，具有“加氢时间短、续驶里程长、安全高效、节能环保”等多重优势，为“氨—氢”能源在车用燃料电池领域的商业化应用提供了重要的技术路径。

罗宇告诉记者，该设备若成功推广应用，如覆盖我国10%的重型卡车和船舶，预计每年可节省燃料费用280亿元，每年可减少碳排放7100万吨。

在氢能战略大前提下，各国都在加速布局相关产业，2021年10月，日本政府发布第六版能源战略计划，首次提出引入氨能源，希望以“氨-氢”能源形式实现更低成本的碳减排和；韩国宣布2022年为其氨氢发电元年，并制定了相应的发展政策和方针，力争成为全球最大的氨氢发电国家。

据日本《日经新闻》2021年12月专题报道，在世界“绿色氨技术”各大研究机构中，福州大学研究团队在氨相关催化剂研究、氨相关专利技术等方面的成果排名世界第一，在国际上位居第二，其相关研究成果处于世界领先地位。

产学研深度融合

氨是关系国计民生的基础化工原料，传统上广泛应用于化肥、化纤、军工、环保、制冷等领域，用其作为储氢介质优势明显。

“但在‘氨-氢’能源绿色循环路线中，将可再生能源电力电解制氢技术与低温低压绿色合成氨技术相结合，大规模利用风、光等可再生能源电力电解制氢进而高效合成氨，将绿色电力储存在氨中，再将氨运输到全国各地作为能源使用。”姜利龙介绍。

我国传统的合成氨通常以煤为原料，通过氢气和空气分离制取的氮气在催化剂作用下，在高温高压（温度大于490℃，压力大于15MPa）条件下合成，危险性大，能耗高。这一现状得益于我国化肥催化剂技术的进步，更直接得益于能在低温低压下操作的新一代钌基合成氨催化剂。

由于国外技术封锁，20世纪90年代末，时任福州大学化肥催化剂国家工程研究中心主任、中国工程院院士的魏克美带领科研人员，对钌基氨合成催化剂进行了攻关。

“研制这种催化剂，可以说是两代人二十多年的‘屡败屡战’。”蒋利龙感慨道。

今年48岁的蒋利龙来自龙岩上杭的一个小山村，1997年从复旦大学毕业后，他进入国家化肥催化剂工程研究中心，跟随魏克美院士等老一辈科研人员，研究制氢、合成氨等新型高效催化剂技术。

2008年，研究团队进行了首次钌基催化剂万吨级实验，但并未完全成功，由于缺乏企业的投入和资金支持，工作进展缓慢，但蒋利龙及其团队不断努力，将催化剂的反应“拆开”处理，一步步攻克难关、“解套”。

2012年，中心与北京三聚环保联合成立，学校投入技术，企业投入资本，实现了中心与企业的深度融合发展。

经过多年坚持不懈的研发，2018年，该中心与北京三聚环保等开发出了全球首套以煤为原料的低碳安全高效合成氨新技术，打破了国外近30年的技术垄断，并实现在万吨级低温低压合成氨装置工业化应用，已稳定连续运行4年多。

在此基础上，中心开展了“氨—氢”绿色能源重大技术研究，创制了氨高效分解新型低温催化剂，攻克了“氨—氢”能源关键技术瓶颈。

学以致用，惠及天下、惠及人民。当时，蒋利龙团队就有一个强烈的梦想：“尽快把研究成果从实验品变成产品，在祖国的土地上写论文。”

2021年岁末，紫金集团董事长、福州大学1977级地质专业校友陈景河来到福州大学，与福州大学党委书记陈国龙、校长傅先植就产学研深度合作进行交流。

谈及如何助力国家实现“双碳”目标，陈景河认为，新能源革命是机遇也是挑战，应加快布局新能源赛道，双方一拍即合，拟联合建立国内首个“氨-氢能源重大产业创新平台”。

交流会结束后，正在上海出差的蒋利龙接到了学校领导和紫金集团总裁邹来昌的电话，得知双方有望联合成立“氨-氢”转化技术创新平台和高新技术企业的消息，蒋利龙立即赶回福州。

蒋利龙回忆说：福州大学立即成立了由党委书记陈国龙、党委副书记张星组成的专门工作小组，相关领导和技术人员先后往返福州、厦门、上杭等地进行深入调研，就推进合作洽谈。

“当时我们的项目正在研发中，已经做出了样机，有几家公司在找我们洽谈合作。让我们惊讶的是，董事长陈景河对这个技术项目理解很深，计划投入的金额比其他公司要大得多。从签订战略合作协议到注册公司，双方只用了40天时间。”蒋利龙说。

自上而下的决策、相关部门的支持，让双方的合作水到渠成。“谁也没有想到会推进得这么快，这也让一些企业后悔没有带头。”蒋利龙说。

股权激励继续推进

2021年底，复旦紫金氢能迅速调集学校和企业的技术和管理人员，组成团队，筹备公司第一个项目——通信基站用“氨-氢”燃料电池电站的开工。我们来到革命老区龙岩一座高山上的4G基站做这个项目，组织十几个人进行了为期三个月的工业性试验，在山上搭棚子、吃住都在山上、在田间不分昼夜地干活，老师和我们公司人员一起进行这项工作，春节期间也未停歇。”张青说。

福大紫金氢能位于福州东南科学城科技创新中心，2022年2月成立，注册资本26667万元，紫金集团货币出资占75%、专利评估占20%、专利评估占20%，新成立公司持股5%，并将出资3000万元收购学校19项专利技术及相关资产。

作为我省高校、科研院所科技成果转化综合试点单位之一，福州大学加大有组织社会服务改革力度。“为调动科研人员成果转化积极性，福州大学将专利转化纳入科研人员聘任、硕博生导师聘任、硕博生导师遴选、业绩考核等工作考核指标，向科研团队倾斜。”福州大学科技发展处处长黄国辉介绍，本次成果转化中，18项专利投入所获权益及收益的70%由学校提取，19项专利（专利申请权）转让所得税后收益的10%作为管理费，其余资金由研发团队按照《福州大学横向项目合作资金管理办法》用于研发中的人员费用、材料费用等。

“学校的机制制度比较灵活，允许团队持股，我们研发团队获得的股权，都是团队代表持有，既是动力，也是压力。”蒋利龙说，这是为了保证大家团结一致，不把股份分下去，否则很容易躺平。

福建省科技厅成果处负责人说，近年来，该省持续推进机关科技成果归属改革，目的是要破除制约科技成果转化的障碍和壁垒，消除科研人员、管理者和领导干部对科技发展的顾虑，消除对成果转化的顾虑，树立科技成果只有转化才能实现真正的创新价值、不转化才是最大损失的观念，充分激发科研人员创新创造活力。

畅通科技成果转化渠道，促进了产学研用深度融合，加快了技术更新迭代，扩大了技术推广应用，促进了科技成果转移转化。

在张庆看来，创新最好的体现，就是把“氨-氢”转化技术应用到实践中，落地生根，推广到企业。“公司制定并实施了股权激励，目的是让核心技术骨干和管理人员形成合力，尽快实现产业化。”张庆说，公司已经定下了年营收增长100%以上的目标，正在奋力前行。（记者 李克文/摄）

记者笔记

让各类创新主体“双向奔跑”

科技成果转化率是衡量一个地区创新能力的重要指标，在大众创业、万众创新的大潮中，如何有效把一批批创新成果从实验室里的“样品”转化为国民经济主战场上的“产品”，成为一大难题。

从全国首座3千瓦级“氨氢”燃料电池电站，到全国首座现场氨制氢加氢一体化示范站，再到全国首辆“氨氢”燃料电池公交车……短短一年半时间，推出一款又一款重磅产品，丰富拓展“氨氢”能源的应用场景和边界，项目技术成果快速转化令人瞩目。

福州紫金氢能的实践证明，产学研合作是实现科技与经济紧密结合的有效途径，福州大学、紫金集团、北京三聚环保通过长期紧密的产学研合作，建立了有效的沟通与协作机制，建立了相互信任的合作关系，推动了项目的成功转化；研发团队瞄准市场需求，促进科技成果供给与市场需求的精准对接。

推动科技成果快速转化成为提升区域竞争力的主要途径。但与全国一样，我省不少高校、科研院所也存在科技成果转化难、科研人员科技成果转化参与度不高的问题，存在不愿转移、畏惧转移、没有成熟成果转移的典型“三不现象”。

去年2月，省政府印发了《福建省高等学校和科研院所科技成果转化综合试点实施方案》，确定了11家机构，探索建立通过创新知识产权奖励制度，赋予科研人员科技成果转化权或长期使用权的机制和模式。福州大学强调提高知识价值，加大成果转化奖励力度，增加科研人员的转化收益，这无疑将更好地调动科研人员科技成果转化的积极性。

我省正在加快建设高水平创新型省份，通过畅通科技成果转化渠道，进一步促进产业链和创新链深度融合，引导高校、科研院所、企业等各类创新主体主动“走到一起”、大胆探索，真正实现创新驱动发展。

值得一提的是，为克服单项专利价值低的问题，研发团队将多项具有技术相关性的专利打包起来，形成“专利组合”，达到了1+1>2的效果。覆盖产业链上下游的专利包成交价格远高于一两项核心专利，也更有利于科研成果的产业化。（李科）