左：皇家墨尔本理工大学杰出教授马天翼，右：皇家墨尔本理工大学研究员付杨博士（Supplied）
面对气候变化，澳大利亚政府正全力推进清洁能源转型，力争在2035年前实现大幅减排，并在2050年实现净零排放目标。
近日，来自皇家墨尔本理工大学（RMIT University）的研究团队在清洁能源领域取得一项重要技术突破。他们开发出一种新型水电解制氢技术，该技术能够适应不稳定的可再生电力，在无需接入电网的情况下稳定生产高纯度氢气。
这一技术有望实现更安全、成本更低的离网绿氢生产模式，尤其适用于像澳大利亚这样太阳能资源丰富、土地广阔、人口密度较低的国家。
点击音频，收听研究团队成员、皇家墨尔本理工大学杰出教授马天翼和研究员付杨博士的分享，或点击文字稿阅读完整采访。
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spk_记者
听众朋友，您现在正在收听的是SBS广播中文普通话节目。今天，我们请到皇家墨尔本理工大学的两位学者来跟大家分享他们在可再生能源方面的一项研究突破。马教授，付博士，两位好。
spk_皇家墨尔本理工大学杰出教授马天翼和研究员付杨博士
谢谢您的邀请。
spk_记者
嗯，可以先请两位简单的做一个自我介绍吗？
spk_皇家墨尔本理工大学杰出教授马天翼
我叫马天翼，我现在在RMIT大学，也就是皇家墨尔本理工大学的理学院化学系工作。我现在任化学系的杰出教授，我们叫Distinguished Professor。然后我的主要的研究领域就是基于先进材料出发，探索在可再生能源领域的应用，包括绿氢，二氧化碳转化等方面。
spk_皇家墨尔本理工大学研究员付杨博士
我也简单跟大家做一个自我介绍，我叫付杨，之前是在皇家墨尔本理工大学就读应用化学专业的博士，然后毕业之后，我继续留在了RMIT皇家墨尔本理工大学工作，目前作为Research Scientist，然后呢，我的研究方向也是主要集中在可再生能源的转化以及能源储存相关的方向。
spk_记者
嗯，如果是用最通俗的方式来解释一下，可以给我们的听众朋友们分享一下，这一次的技术突破到底是什么呢？
spk_皇家墨尔本理工大学杰出教授马天翼
我先来说一下吧，我们做的这个技术呢，叫水电解器。简单来讲呢，就是通过电驱动，当然这个电可以是绿电，就是没有任何排放，比如太阳能，光伏农场产生的绿电。用这样的绿电来驱动这个电解槽，把水分解成氢气和氧气两种气体。因为我们用的是绿电，所以产生的氢气呢，也叫绿氢，就是一种没有污染，非常清洁净的氢气生产方式。然后我们这个电解槽，区别于目前市面上一些已有的商品或者研究成果，有两大突破。那么第一个呢，就是它能在微尺度上实现氢气和氧气的自动分离，就是电解出来的气体就是纯氢和纯氧。因为尤其是在大规模生产氢气和氧气的时候，如果这两种气体混杂在一起呢，它会有很多安全隐患，比如可能会发生燃烧甚至爆炸等等。所以我们这个技术在一定程度上解决了这个安全瓶颈问题。第二个呢，就是由于这个水电解槽是用绿电来驱动的，也就是用这个清洁能源，比如光伏农场来的电能来驱动。但是这里面来的电能呢，它本身是不稳定的，因为太阳强度有强有弱，有白天有晚上，所以它这个清洁能源都会不稳定，这是清洁能源的一大弱点。那么我们这个电解槽呢，正好可以适应这个不稳定的清洁能源的供给啊，可以在电力充足或者不足、电压高或者低的时候，能够迅速地自我调节，能够保持一个绿氢的稳定输出，就是这两点突破。
spk_皇家墨尔本理工大学研究员付杨博士
然后我可能接着马教授，稍微补充一下。其实我们这个水制氢的技术，全称来说，应该是叫做一种基于微流控的电解水制氢技术。然后它能够实现一种安全，低成本的制氢方式，同时可以实现在离网条件下，利用可再生能源，也就是所谓的绿电，然后实现这种绿色氢气的一种生产系统，在一定程度上，解决目前市面上一些技术问题，比如说安全问题，还有成本方面的挑战。
spk_记者
那其实刚才两位有分享到，这一次是使用绿电来制氢。刚才也有说到绿电可能会出现不稳定的这样一个情况，所以想问一下两位，为什么在此之前离网制氢系统一直是比较难以实现？主要面临的障碍是什么？是因为刚才说到了这个不稳定的问题吗？
spk_皇家墨尔本理工大学杰出教授马天翼
您说的对，清洁能源本身就不稳定，就是制约着这个离网制氢的一个重要问题。就是比如在离网的情况下呢，我们可能有一片光伏农场，有几千瓦的太阳能板，然后把光转化成电能。那么在不使用储能，比如不使用电池的情况下，它转化成这个电能呢，是有波峰和波谷的，因为有晴天，有阴天，有白天，有晚上。那么在这个时候，这个电解槽它需要的就是input的电力，来施加在电解槽上，这个电呢，需要很稳定的，这样才能保持这个电解槽的正常运行，不损害电解槽本身，也能保持这个氢气的稳定输出。那么这个需要稳定的这个电能供给和光伏农场提供的不稳定的电能，其实它是矛盾的，所以这就是制约着这个离网制氢的一个重要的瓶颈问题之一。那么在不使用储能的情况下，因为我们使用储能、使用电池来储能呢，其实它会额外地增加许多这个建设成本，然后电池也会引入许多安全隐患。那么在不使用储能的情况下，就是光伏农场和电解槽呢，其实是存在着不匹配性，就是导致了离网制氢是比较困难的原因之一，我们的这个电解槽正好解决了这个问题。
spk_皇家墨尔本理工大学研究员付杨博士
然后我再稍微补充一点，就是从安全的角度。就是刚刚像马教授提到的，因为像离网的话，这种可再生能源所提供得电能，它是具有一种间歇性，随机性，和不可控性，这个是我们没有办法，因为受到天气等影响。然后它可能突然瞬间就没有电了，然后突然又有电了。那在这个过程当中呢，重新频繁地开启这个电，off和on的时候，它可能会导致，就是说在这个电解槽本身里面，因为它会产生两种不同气体，一个是氢气和氧气嘛，就是水分解，这个大家都能理解。然后由于两端产生的氢气和氧气的气压浓度，存在一定的这个压力差，然后在重新启动之后，它可能就会导致一端，因为这个压力差的原因，然后一端的气体跑进到另一端的情况，导致就是刚刚提到的这个氢氧互混问题，那就可能带来一个安全的隐患，比如爆炸的问题。
spk_记者
嗯，所以说这一次是解决了这两方面的问题，然后因此也是获得了一个研究上的突破。那么从开始研究到取得这个成果的过程之中，有没有遇到一些挑战，或者说是意外事件呢？
spk_皇家墨尔本理工大学研究员付杨博士
我觉得可以从以下三点吧，说一下我们遇到的一些挑战。一个就是说，因为我们这次的一个突破呢，它其实跟传统的不一样，因为传统的更多在于这种催化剂材料方面的改进，而我们是从工程的角度，就从这种结构化设计方面，然后进行了一些改进。但是里面的这个问题，就是说它的界面问题，就是说这个发生反应的里面其实它会出现气，液，固三相的界面问题，它的机制会比较复杂。比如产生这个氢气，它是一个气泡形式，它怎么生成，然后脱附，然后包括脱附之后中间可能会有一定的这个阻力。这些行为是非常复杂的，然后又是怎么解决的，在这种微流控的这种尺度下。然后这个可能是我们目前来说还需要一直去探索，看怎么样把这个机理理解的更清晰一些。其次就是放大问题。就是说，因为我们的这个微流控技术呢，在实验室它是比较容易去成功地实现的，但是从单个的，然后到我们最终还是要走向工业化嘛，最后到这些用户的手中，那这个放大之后，要考虑的问题，就非常非常多了。包括流道的这种设计啊，还有模块化，还有工业化中会需要考虑很多很多关键问题。因为把单个，一个一个串联起来，进行放大，那它里面因为我们这个微流控，尺寸都是很小的，大概在微米级别。那之间把它串联起来的话，那之间如果说有任何一个小的误差的话，可能会导致某一个单体之间它可能并不适配，然后可能会不会造成之间的阻力会变大，会不会有影响。单个很容易呢，但再到串联起来的规模化，就是会有很多这种问题。还有，就是说从单个到这种放大之后，它能不能真的是能够实现，依然保持这种比如说稳定的，且高纯度的这种气体输出，这个我们可能还需要一步步去走，去验证。
spk_皇家墨尔本理工大学杰出教授马天翼
对，就是我们这个项目呢，其实是在澳大利亚研究委员会，就是ARC Australian Research Council资助下进行的。它是这个ARC的一个比较特殊的资助渠道，叫Linkage project，就是所谓的这个校企联合项目。正好我们RMIT大学和AquaLux Energy，就是澳洲本地的一个公司进行这样一个联合的研发。这样是为了克服刚才付博士提出的这几个问题，正好结合了我们两边的长处。就是从大学作为一个研究机构来讲呢，我们是做基础研究见长的，然后从AquaLux Energy呢，一个企业来讲呢，它是做这个工程化和放大见长的。正好结合了我们两者的优点吧，来共同推进这些核心问题的这个突破研究。
spk_记者
那其实刚才两位都有说到，未来是有走向工业化的这样一个目标的。那所以想问一下哪些场景最适用于两位这次的一个研究突破呢？有没有一些具体的使用场景可以给我们来举例说明，或者说是介绍一下？
spk_皇家墨尔本理工大学研究员付杨博士
应用场景的话，我觉得可能有以下几点吧。第一个就是说像偏远地区，因为我们刚刚说的，我们这个装置的话，它是可以适用这种离网，然后可再生能源。对于像偏远地区的话，人烟稀少，拉一个这种电网，其实这个成本就非常非常高了，但是反而这种离网它是非常适合的。而且对于澳大利亚来说，它本身像这种solar energy，太阳能资源，它是非常非常的丰富。那我们这个就可以，包括风能，很好地把它们利用起来。我觉得像偏远地区的这种离网，我觉得是可以去实现离网制氢的。然后，还有一些就是说一些可再生能源比较过剩的一些地区，那我们把多余的能源怎么样去充分地利用起来，然后这样的话就可以用到我们这个电解槽当中。用白天的这些比如富余的这种光伏的电力能源，我们可以直接用来驱动我们这个电解槽去生产这个绿色的氢气。然后还有就是说，我们现在还有另外的一些研究，比如说像工业上，肥料生产中的氨，以及像一些化工产品，这个甲醇。那这些里面其实它都需要这个氢气作为它们的原料。然后还有一些对成本比较敏感的一些重工业制氢的这种产业，然后我们也可以去把我们技术放大之后，也可以应用在其中，降低成本。
spk_皇家墨尔本理工大学杰出教授马天翼
嗯，我可能就是从绿氢的应用角度上大概概括一下，总结一下。那么第一点就是动力。大家可能在新闻中听过，比如这个丰田公司，他们有这个氢燃料电池汽车。就是把这个氢气作为燃料放到这个汽车中驱动这个汽车，这是从动力角度上。第二点呢，就是加热。氢呢，作为一种这个燃烧之后零排放的清洁燃料吧，它可以用于民用加热，或者是工业加热。尤其呢是在这个澳大利亚这种就是地广人稀啊，好多地方可能都是处在一个离网的状态下，它是一个非常好的燃料。那么第三点呢，就是工业生产。因为氢呢，它本身除了直接利用它之外，它是一个重要的一个前驱体，或者是一个中间产物。用它来进行下一步的工业生产，比如付博士刚才提到的来合成氨，做这个肥料或者其他的一些化学品，氢气都是一个重要的这个中间产物。然后第四点呢，就是氢本身呢，它就是一个能源载体，就是这个氢，它这个分子里边其实蕴含着大量的能源。就是像刚才付博士所说的，在一些清洁能源过剩的地方，我们把这个太阳能吸收过来了之后呢，如果不采用储能电池，像我刚才说的储能电池，比如有安全隐患，有成本问题等等，如果不使用储能电池，用什么东西把这些过剩的太阳能转化来的电能把它储存起来呢？我们就把它转化成化学能，所谓的化学能呢，就是把这些能源存储到这个氢气的分子中，作为一个能量的载体啊。大概这几点应用。
spk_记者
嗯，那如果是从澳大利亚的角度来看，这项技术的意义在哪里呢？可以给我们再来就是讲一讲吗？因为刚才两位也说到，就是澳大利亚地广人稀，其实是比较适合这样一种方式的。
spk_皇家墨尔本理工大学杰出教授马天翼
嗯，我觉得从澳大利亚角度来讲呢，首先从它产绿氢的优势来说哈。澳大利亚本身是清洁能源或者是太阳能非常丰富的一个地区，咱们的光照非常好，就是这是一个得天独厚的这一个优势，这是从氢气的产生来讲。那么从氢气的应用来讲呢，就是其实我们有好多产业，虽然现在没有进入这个市场化应用的这个正常阶段啊，现在还处于初期，但是有很多潜在的应用的场景都需要氢气。比如偏远地区的储能，比如偏远地区的加热，比如化工厂的使用，这些地方都是需要大量的氢气。
spk_记者
那刚才也说到这个项目，它其实是一个校企联合的项目。那么这个项目它下一步的试点试验的关键目标是什么？如果是进展顺利的话，我们作为普通人，什么时候可以感受到这项技术带来的一些影响呢？
spk_皇家墨尔本理工大学研究员付杨博士
可能接下来要解决就是我刚才说的，我们现阶段有几个挑战性的问题要去解决。可能我们接下来一个就是说从这个电极，因为我们这是一个基于微流控的特殊结构设计，然后实现了这样一个更安全，然后更稳定，然后更低成本的这样一个绿氢的生产方式。那我们可能就是说从结构的优化，然后实现一个更持久地运行，同时能够包括它这个机理上的，到底是怎么实现的，我们可能给它弄得更清楚一些。这样对于我们从单体到整个工业化堆叠放大可能会有帮助一些。然后，其次就是说，因为现在还是在一个实验室阶段，已经有了一个很大的突破。那我们接下来可能要尝试，就是说我们最终未来是要到终端用户（End User）这个阶段，那我们就可能要实现这种离网的实地测试。这个可能是我们一定要去做的，包括就是考虑到这个澳洲的不同地方，不同的场景，我们都要进行实地的测试，看一下这个实际的结果跟实验室的结果之间的差异，进行一个对比，进一步地去完善。
spk_皇家墨尔本理工大学杰出教授马天翼
对，从我的角度上呢，我可能也总结三点吧。第一个就是付博士刚才说的这个基础研究的突破，这个肯定不是一朝一夕就能解决的，有许多问题我们需要不断地完善，这也是从研发（R&D）角度了。那第二个角度呢，就是从企业方面，刚才我说的这个是一个校企联合项目呢，企业更多的是发挥它放大工程的优势。那么AquaLux Energy呢，作为一个比较年轻的企业呢，就是澳洲的本地企业，其实它在不断地成长，而且也在不断地得到澳洲政府的各种各样的支持，除了我们这个项目，还有其他的支持，也在不断地成长中。那么第三点呢，就是我觉得是民众对于氢生态的一个认识。就是未来清洁能源呢，可能有许多方面，我认为可能是一个百花齐放的局面，比如有电池，比如有氢气，这是两个并行的渠道。像我们都知道特斯拉汽车，这是基于电池的这个渠道，那么丰田的这个氢燃料电池汽车呢，就是氢燃料电池的渠道。就是它应该不是某一个技术路线就能解决所有的问题，各有所长。就是从氢气的角度，从它的制备、安全、监控和应用呢，正在逐步地实现一个比较完整的生态系统。民众对于这个氢生态系统的认识也在不断提升，这个也是我们越来越能够接受绿氢在这个日常生活中的，生产生活中的应用，以及它的这个不断市场化推广的一个必要条件。
spk_皇家墨尔本理工大学研究员付杨博士
我可能想补充，就是想突出我们这个技术的另一个优势吧。因为我们说现在的话，可能工业上就是制氢气的话，其实一个比较成熟地，就从电解的角度的话，它可能是一个碱性电解制氢。但这个问题就是说，它这个在电解过程中，它其实是会有很多很多成吨成吨的碱性的电解液，然后投入使用。但是其实它可能80%到90%并不是用来电解制氢，它可能是用于其他的方面用途。但是我们现在所提到的我们这个突破的新型电解槽呢，它是可以精准的，就是基于比如说，我们假如说打个比方，我们要生产100公斤的氢气，那我们可以基于100公斤呢，往后推算，然后精确地大概知道需要多少的这个电解液量。那我们就是用这么多的电解液就可以得到它，就不需要那么大量的这个损失和浪费了。因为电解液本身它现在从工业化来说，这个碱性电解液，它浓度非常高，大概在30%左右。其实如果过多的话，其实有时候也不是一件好事。怎么样去精准地，然后用更少量的电解液，去把它充分地利用起来，这可能是我们这个电解槽的一个很大的优势之一。
spk_记者
那今天也是非常感谢两位给我们的分享。
spk_皇家墨尔本理工大学杰出教授马天翼和研究员付杨博士
谢谢，非常感谢。
