走進西部材料感悟知識的力量。

　　走進西部材料觀鈦的應用場景。

　　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年德國化學家克拉普羅特在分析匈牙利產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，科學家開啟了鈦金屬應用場景千姿百“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。

　　鈦的世界五彩繽紛，航天、航空、航海、石油、化工等領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“氫能關鍵材料”領域的研發(fā)成果。什么是氫能？氫能是氫發(fā)生化學反應所釋放的能量，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）、應用場景多等優(yōu)點，被譽為“21世紀的終極能源”。而在氫能產業(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，國內氫能產業(yè)發(fā)展開始步入快車道，整個氫能產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)基本完備，但產業(yè)的技術成熟度與國外先進技術相比還有明顯差距，比如高質量精密鈦材、高性能涂層、高效精密沖壓等關鍵材料和技術亟待實現(xiàn)突破，這也是西部材料氫能關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鍵材料供應商，有上百碩士博士團隊在這個領域和相關領域研發(fā)攻克材料應用技術難關。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”，探秘鈦作為氫能關鍵材料的研發(fā)深耕與應用場景，李禹辰介紹了燃料電池為何選擇用鈦的科學問題。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電解槽高導電鈦雙極板

　　一代材料的應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鍵材料研制，致力于建設氫能關鍵材料科技成果轉化平臺和氫能人才培養(yǎng)引進平臺，解決氫能行業(yè)關鍵材料問題，推動氫能產能高質量發(fā)展。目前，已經(jīng)實現(xiàn)氫能關鍵核心材料的研制、中試和批量化生產。

　　鈦的應用場景還有許多未知領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，未來在氫能應用、能源領域、汽車行業(yè)等諸多方面都會有鈦的元素。