“磷酸燃料電池?”
這個名詞一出口,會議室裡所有人都愣住了。
劉明遠和他的兩個副手面面相覷,眼神裡充滿了茫然和困惑。
他們是潛艇專家,對各種動力系統都有所涉獵,但“磷酸燃料電池”(PAFC)這個詞,對他們來說,實在是太陌生了。
就連材料學泰斗吳振邦院士,也皺起了眉頭,在自己的知識庫裡飛快地搜尋著這個概念。
他似乎有點印象,這是一種早期的燃料電池技術,主要用於地面固定電站,好像……好像早就被技術更先進的質子交換膜燃料電池給淘汰了?
“林總師,你說的這個……磷酸燃料電池,是甚麼東西?”
劉明遠遲疑地問道,語氣裡已經沒有了剛才的強硬,只剩下純粹的技術性好奇。
鄭崇海更是聽得一頭霧水,他只知道燃料電池是個好東西,但裡面還分甚麼“質子”、“磷酸”,這些對他來說就跟天書一樣。
但他沒有插話,只是緊張地看著林凱,他知道,林凱又要開始他的科普時間了。
“很簡單,打個比方。”
林凱那標誌性的開場白來了。
他站起身,走到會議室的白板前,拿起一支記號筆。
“我們都知道,燃料電池的原理,就是讓燃料(比如氫氣)和氧化劑(比如氧氣)發生電化學反應,直接把化學能轉化成電能,而不是像內燃機那樣先燒開水,再用蒸汽推動渦輪,能量轉換效率極高。”
“大家熟知的,漢斯貓用的質子交換膜燃料電池,它的核心,就是一層很薄的‘質子交換膜’。”
“這層膜很嬌貴,它只允許氫離子,也就是質子透過。”
“氫氣在它的一邊分解成質子和電子,質子穿過膜,電子走外面的電路,形成電流,最後質子、電子和氧氣在另一邊結合,生成水。”
林凱在白板上畫了一個簡單的示意圖,清晰明瞭。
“這個技術的優點是能量密度高,工作溫度低。”
“但缺點,剛才張工也說了,致命的缺點。”
林凱的筆尖,在“質子交換膜”上重重地點了一下。
“第一,這層膜,非常昂貴,技術掌握在少數國家手裡,我們造不出來。”
“第二,它對催化劑的要求極高,必須用貴金屬鉑,一克鉑金比黃金還貴,我們用不起。”
“第三,它對燃料的純度要求苛刻到變態,氫氣裡只要有百萬分之幾的一氧化碳,就會讓催化劑‘中毒’,整套系統直接報廢。”
“而我們要大規模製取和儲存這種超高純度的氫氣,在潛艇這種狹小封閉的環境裡,技術難度和安全風險都不可想象。”
“所以,這條路,對目前的我們來說,是死路一條。”
林凱下了定論,然後話鋒一轉。
“但是,誰說燃料電池只有這一種?”
他的筆在白板上畫了另一個示意圖。
“我說的磷酸燃料電池,它的原理類似,但傳遞離子的‘電解質’,不是那層嬌貴的膜,而是液體的濃磷酸。”
“它有甚麼好處呢?”
林凱伸出了一根手指。
“第一,它不需要那層膜!它的核心電解質就是工業級的濃磷酸,我們國家自己的化工廠就能大規模生產,成本極低,完全不受制於人!”
所有人的眼睛都亮了一下。
不受制於人,這幾個字,對在場的所有軍工人來說,有著致命的吸引力。
“第二。”
林凱伸出第二根手指。
“它對催化劑的要求,比質子交換膜燃料電池低得多!”
“雖然也需要鉑,但用量可以減少一個數量級,而且對鉑的純度要求也沒那麼高。”
“更重要的是,我們可以用一些其他的廉價金屬,比如鎢、鉬,來部分替代鉑,進一步降低成本。”
吳振邦院士的眼睛猛地一亮,他想起來了,這方面的研究,國內確實有過!只是因為當時沒有明確的應用需求,專案進行到一半就停了。
“第三,也是最關鍵的一點!”
林凱的聲音提高了幾分,充滿了力量。
“磷酸燃料電池的工作溫度,在150到220攝氏度左右,屬於中溫燃料電池。”
“這個溫度,足以讓燃料中的一氧化碳雜質,參與到電化學反應中,或者被轉化掉。”
“換句話說——”
林凱轉過身,看著目瞪口呆的劉明遠等人,一字一頓地說道:
“它不挑食!”
“我們不需要費盡心機去搞甚麼超高純度的氫氣!”
“我們完全可以用柴油,甚至更劣質的燃料,透過一個重整裝置,在潛艇上現場製備出含有氫氣的混合氣體,直接供給燃料電池使用!”
“這就從根本上,解決了潛艇AIP系統最頭疼的燃料儲存和供應問題!”
“我們不需要額外帶高壓氫氣瓶,也不需要帶液氧罐,我們只需要用潛艇上現有的柴油就行!”
“一套以柴油為源頭,透過重整制氫,再由磷酸燃料電池發電的AIP系統!”
“它將擁有接近燃料電池的超高效率和靜音效能,同時又具備內燃機系統那樣的燃料適應性和便捷性!”
“最重要的是,它的所有核心技術,從燃料重整器,到電堆核心,再到控制系統,我們完全有能力,在短期內,實現百分之百的國產化!”
“這,才是一條真正屬於我們自己的,符合我們國家工業基礎和技術水平的,光明大道!”
林凱的話音落下,整個會議室裡,死一般的寂靜。
所有人都被林凱描繪出的這幅藍圖,給徹底震懵了。
劉明遠張著嘴,金絲邊眼鏡後面的眼睛裡,已經不是懷疑,也不是震驚,而是一種看到了神蹟般的恍惚。
用潛艇上的柴油,來發電?
不用高壓氫氣?
不怕一氧化碳中毒?
這……這怎麼可能?
這完全顛覆了他幾十年來對燃料電池的認知!
這聽起來,簡直就像是科幻小說!
他身邊的張工和王工,也像是被施了定身法一樣,呆立當場。
張工剛才還激動地拍桌子,現在卻像個洩了氣的皮球,臉上寫滿了難以置信。
吳振邦院士的呼吸變得急促起來,他死死地盯著白板上的示意圖,腦子裡無數被遺忘的論文、資料、實驗報告,像潮水一樣湧了上來。
“對……對啊!磷酸……中溫……抗一氧化碳中毒……我怎麼就沒想到!我怎麼就沒想到!”
他激動地站了起來,嘴裡不停地念叨著。
“我們一直被漢斯貓的質子交換膜技術給框住了!”
“總想著怎麼去追趕,怎麼去仿製,卻從來沒想過,可以換一條賽道!”
“換一條我們自己擅長的賽道!”
他猛地轉向林凱,眼神裡充滿了狂熱。
“小林!你說的那個燃料重整裝置,是不是可以用我們之前研究過的‘部分氧化法’或者‘蒸汽重整法’?”
林凱讚許地點了點頭。
“吳老,您果然是專家。”
“沒錯,用蒸汽重整法,技術最成熟,轉化效率也最高。”
“反應產生的一氧化碳,還可以透過後續的水煤氣變換反應,進一步轉化成氫氣,再次提高效率。”
“那……那電堆的結構呢?”
“催化劑的負載工藝呢?”
“還有,系統工作在近200度的高溫下,熱管理怎麼辦?”
“這都是大問題!”
劉明遠終於從震驚中回過神來,作為一個嚴謹的總設計師,他立刻就抓住了幾個關鍵的技術難題。
“問得好。”
林凱讚許地看了他一眼,“這說明劉總師您已經開始認真思考這條路的可行性了。”
他轉回白板,又開始畫了起來。
“電堆結構,我們可以放棄傳統的板式設計,採用一種‘管式’結構。”
“這樣更容易解決熱脹冷縮和密封問題。”
“催化劑,我們可以借鑑‘磁控自組裝’的思想,開發一種新的塗覆工藝,讓催化劑顆粒均勻可控地附著在電極的碳紙上,大幅度提高催化效率和穩定性。”
“至於熱管理……”林凱微微一笑
“這恰恰是磷酸燃料電池用在潛艇上的一個巨大優勢。”
“它工作產生的廢熱,不是廢物,而是寶藏!”
“我們可以用這些近200度的優質熱能,來驅動一個小型的朗肯迴圈,或者直接用來加熱海水,甚至……驅動一臺小型的斯特林發動機!”
“甚麼?!”
這話一出,劉明遠差點從椅子上跳起來。
用燃料電池的廢熱,去驅動斯特林發動機?
這……這是甚麼神仙操作?
“沒錯。”
林凱的語氣理所當然。
“斯特林發動機作為主動力源,能量密度低,響應慢。”
“但作為一臺利用廢熱的輔助發電機,卻是絕佳的選擇!”
“這樣一來,我們可以把整個AIP系統的能量利用率,從磷酸燃料電池本身的40%-50%,一舉提升到80%以上!”
“這是一個革命性的提升!”
“一套‘柴油重整-磷酸燃料電池-廢熱利用’的複合動力系統!”
“劉總師。”
林凱放下筆,轉過身,目光灼灼地看著他。
“現在,你還覺得,斯特林發動機是我們的最優選擇嗎?”
劉明遠呆呆地看著林凱,看著白板上那個結構複雜但邏輯清晰的複合動力系統示意圖,他的大腦一片空白。
他感覺自己幾十年來建立起來的知識體系,在今天,在這個年輕得過分的外行面前,被徹底地,無情地,碾碎了。
他不是被說服了,他是被降維打擊了。
林凱提出的,已經不是一個簡單的技術方案,而是一個全新的,完整的,邏輯自洽的,並且從理論上看起來完美無缺的,顛覆性的技術體系!
這個體系,巧妙地避開了所有他們無法攻克的難關,又把他們現有的技術優勢,發揮到了極致。
這已經不是工程師的思維了。
這是……這是上帝的視角!
“我……”劉明遠張了張嘴,喉嚨乾澀,一個字也說不出來。
他感覺自己的臉頰火辣辣的,像是被人狠狠地抽了幾個耳光。
他引以為傲的,帶領整個專家組耗時兩年才確定的技術路線,在林凱這不到半個小時的“科普”面前,顯得那麼的幼稚,那麼的可笑。
鄭崇海在一旁看著,心裡早已是翻江倒海。
他雖然聽不懂那些複雜的技術名詞,但他看懂了劉明遠和吳振邦的表情。
他知道,林凱,又一次做到了。
他又一次,用他那神一樣的思維,為一條陷入絕境的死路,硬生生劈開了一條通天大道!
鄭崇海深深地吸了一口氣,站了起來,走到了會議桌的主位。
他的目光掃過全場,最後落在了失魂落魄的劉明遠身上。
他的聲音,不大,但充滿了不容置疑的決斷力。
“劉明遠同志。”
“到!”劉明遠下意識地站直了身體。
“我命令,從今天起,039專案AIP系統的斯特林發動機路線,立即封存!”
“同時,成立‘新型燃料電池AIP系統專項攻關組’!由林凱同志,擔任總設計師!”
“你,和你的團隊,全部劃歸攻關組,接受林總師的統一指揮!”
“這個專案,要人給人,要錢給錢!海軍砸鍋賣鐵,也要把它給我搞出來!”
鄭崇海的拳頭,重重地砸在了桌子上,發出一聲巨響。
“我只給你們一個目標!”
他看著林凱,也看著所有人。
“一年!一年之內,我要看到陸上聯除錯驗檯啟動!兩年!兩年之內,我要看到這套系統,裝上我們的039原型艇!”
“有沒有問題?!”
“沒有問題!”
回答他的,是吳振邦院士和林凱。
而劉明遠,在經歷了劇烈的思想鬥爭後,也終於抬起了頭。
他的眼中雖然還有著迷茫,但更多的是一種被點燃的,名為希望的火焰。
他對著林凱,鄭重地,深深地,鞠了一躬。
“林總師,我……我服了。”
“從今天起,我劉明源和我的團隊,聽您指揮!”