第111章 我要走一条新路
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“磷酸燃料电池?”这个名词一出口,会议室里所有人都愣住了。
刘明远和他的两个副手面面相觑,眼神里充满了茫然和困惑。
他们是潜艇专家,对各种动力系统都有所涉猎,但“磷酸燃料电池”(PAFC)这个词,对他们来说,实在是太陌生了。
就连材料学泰斗吴振邦院士,也皱起了眉头,在自己的知识库里飞快地搜索着这个概念。
他似乎有点印象,这是一种早期的燃料电池技术,主要用于地面固定电站,好像……好像早就被技术更先进的质子交换膜燃料电池给淘汰了?
“林总师,你说的这个……磷酸燃料电池,是什么东西?”
刘明远迟疑地问道,语气里已经没有了刚才的强硬,只剩下纯粹的技术性好奇。
郑崇海更是听得一头雾水,他只知道燃料电池是个好东西,但里面还分什么“质子”、“磷酸”,这些对他来说就跟天书一样。
但他没有插话,只是紧张地看着林凯,他知道,林凯又要开始他的科普时间了。
“很简单,打个比方。”
林凯那标志性的开场白来了。
他站起身,走到会议室的白板前,拿起一支记号笔。
“我们都知道,燃料电池的原理,就是让燃料(比如氢气)和氧化剂(比如氧气)发生电化学反应,直接把化学能转化成电能,而不是像内燃机那样先烧开水,再用蒸汽推动涡轮,能量转换效率极高。”
“大家熟知的,汉斯猫用的质子交换膜燃料电池,它的核心,就是一层很薄的‘质子交换膜’。”
“这层膜很娇贵,它只允许氢离子,也就是质子通过。”
“氢气在它的一边分解成质子和电子,质子穿过膜,电子走外面的电路,形成电流,最后质子、电子和氧气在另一边结合,生成水。”
林凯在白板上画了一个简单的示意图,清晰明了。
“这个技术的优点是能量密度高,工作温度低。”
“但缺点,刚才张工也说了,致命的缺点。”
林凯的笔尖,在“质子交换膜”上重重地点了一下。
“第一,这层膜,非常昂贵,技术掌握在少数国家手里,我们造不出来。”
“第二,它对催化剂的要求极高,必须用贵金属铂,一克铂金比黄金还贵,我们用不起。”
“第三,它对燃料的纯度要求苛刻到变态,氢气里只要有百万分之几的一氧化碳,就会让催化剂‘中毒’,整套系统直接报废。”
“而我们要大规模制取和储存这种超高纯度的氢气,在潜艇这种狭小封闭的环境里,技术难度和安全风险都不可想象。”
“所以,这条路,对目前的我们来说,是死路一条。”
林凯下了定论,然后话锋一转。
“但是,谁说燃料电池只有这一种?”
他的笔在白板上画了另一个示意图。
“我说的磷酸燃料电池,它的原理类似,但传递离子的‘电解质’,不是那层娇贵的膜,而是液体的浓磷酸。”
“它有什么好处呢?”
林凯伸出了一根手指。
“第一,它不需要那层膜!它的核心电解质就是工业级的浓磷酸,我们国家自己的化工厂就能大规模生产,成本极低,完全不受制于人!”
所有人的眼睛都亮了一下。
不受制于人,这几个字,对在场的所有军工人来说,有着致命的吸引力。
“第二。”
林凯伸出第二根手指。
“它对催化剂的要求,比质子交换膜燃料电池低得多!”
“虽然也需要铂,但用量可以减少一个数量级,而且对铂的纯度要求也没那么高。”
“更重要的是,我们可以用一些其他的廉价金属,比如钨、钼,来部分替代铂,进一步降低成本。”
吴振邦院士的眼睛猛地一亮,他想起来了,这方面的研究,国内确实有过!只是因为当时没有明确的应用需求,项目进行到一半就停了。
“第三,也是最关键的一点!”
林凯的声音提高了几分,充满了力量。
“磷酸燃料电池的工作温度,在150到220摄氏度左右,属于中温燃料电池。”
“这个温度,足以让燃料中的一氧化碳杂质,参与到电化学反应中,或者被转化掉。”
“换句话说——”
林凯转过身,看着目瞪口呆的刘明远等人,一字一顿地说道:
“它不挑食!”
“我们不需要费尽心机去搞什么超高纯度的氢气!”
“我们完全可以用柴油,甚至更劣质的燃料,通过一个重整装置,在潜艇上现场制备出含有氢气的混合气体,直接供给燃料电池使用!”
“这就从根本上,解决了潜艇AIP系统最头疼的燃料储存和供应问题!”
“我们不需要额外带高压氢气瓶,也不需要带液氧罐,我们只需要用潜艇上现有的柴油就行!”
“一套以柴油为源头,通过重整制氢,再由磷酸燃料电池发电的AIP系统!”
“它将拥有接近燃料电池的超高效率和静音性能,同时又具备内燃机系统那样的燃料适应性和便捷性!”
“最重要的是,它的所有核心技术,从燃料重整器,到电堆核心,再到控制系统,我们完全有能力,在短期内,实现百分之百的国产化!”
“这,才是一条真正属于我们自己的,符合我们国家工业基础和技术水平的,光明大道!”
林凯的话音落下,整个会议室里,死一般的寂静。
所有人都被林凯描绘出的这幅蓝图,给彻底震懵了。
刘明远张着嘴,金丝边眼镜后面的眼睛里,已经不是怀疑,也不是震惊,而是一种看到了神迹般的恍惚。
用潜艇上的柴油,来发电?
不用高压氢气?
不怕一氧化碳中毒?
这……这怎么可能?
这完全颠覆了他几十年来对燃料电池的认知!
这听起来,简直就像是科幻小说!
他身边的张工和王工,也像是被施了定身法一样,呆立当场。
张工刚才还激动地拍桌子,现在却像个泄了气的皮球,脸上写满了难以置信。
吴振邦院士的呼吸变得急促起来,他死死地盯着白板上的示意图,脑子里无数被遗忘的论文、数据、实验报告,像潮水一样涌了上来。
“对……对啊!磷酸……中温……抗一氧化碳中毒……我怎么就没想到!我怎么就没想到!”
他激动地站了起来,嘴里不停地念叨着。
“我们一直被汉斯猫的质子交换膜技术给框住了!”
“总想着怎么去追赶,怎么去仿制,却从来没想过,可以换一条赛道!”
“换一条我们自己擅长的赛道!”
他猛地转向林凯,眼神里充满了狂热。
“小林!你说的那个燃料重整装置,是不是可以用我们之前研究过的‘部分氧化法’或者‘蒸汽重整法’?”
林凯赞许地点了点头。
“吴老,您果然是专家。”
“没错,用蒸汽重整法,技术最成熟,转化效率也最高。”
“反应产生的一氧化碳,还可以通过后续的水煤气变换反应,进一步转化成氢气,再次提高效率。”
“那……那电堆的结构呢?”
“催化剂的负载工艺呢?”
“还有,系统工作在近200度的高温下,热管理怎么办?”
“这都是大问题!”
刘明远终于从震惊中回过神来,作为一个严谨的总设计师,他立刻就抓住了几个关键的技术难题。
“问得好。”
林凯赞许地看了他一眼,“这说明刘总师您已经开始认真思考这条路的可行性了。”
他转回白板,又开始画了起来。
“电堆结构,我们可以放弃传统的板式设计,采用一种‘管式’结构。”
“这样更容易解决热胀冷缩和密封问题。”
“催化剂,我们可以借鉴‘磁控自组装’的思想,开发一种新的涂覆工艺,让催化剂颗粒均匀可控地附着在电极的碳纸上,大幅度提高催化效率和稳定性。”
“至于热管理……”林凯微微一笑
“这恰恰是磷酸燃料电池用在潜艇上的一个巨大优势。”
“它工作产生的废热,不是废物,而是宝藏!”
“我们可以用这些近200度的优质热能,来驱动一个小型的朗肯循环,或者直接用来加热海水,甚至……驱动一台小型的斯特林发动机!”
“什么?!”
这话一出,刘明远差点从椅子上跳起来。
用燃料电池的废热,去驱动斯特林发动机?
这……这是什么神仙操作?
“没错。”
林凯的语气理所当然。
“斯特林发动机作为主动力源,能量密度低,响应慢。”
“但作为一台利用废热的辅助发电机,却是绝佳的选择!”
“这样一来,我们可以把整个AIP系统的能量利用率,从磷酸燃料电池本身的40%-50%,一举提升到80%以上!”
“这是一个革命性的提升!”
“一套‘柴油重整-磷酸燃料电池-废热利用’的复合动力系统!”
“刘总师。”
林凯放下笔,转过身,目光灼灼地看着他。
“现在,你还觉得,斯特林发动机是我们的最优选择吗?”
刘明远呆呆地看着林凯,看着白板上那个结构复杂但逻辑清晰的复合动力系统示意图,他的大脑一片空白。
他感觉自己几十年来建立起来的知识体系,在今天,在这个年轻得过分的外行面前,被彻底地,无情地,碾碎了。
他不是被说服了,他是被降维打击了。
林凯提出的,已经不是一个简单的技术方案,而是一个全新的,完整的,逻辑自洽的,并且从理论上看起来完美无缺的,颠覆性的技术体系!
这个体系,巧妙地避开了所有他们无法攻克的难关,又把他们现有的技术优势,发挥到了极致。
这已经不是工程师的思维了。
这是……这是上帝的视角!
“我……”刘明远张了张嘴,喉咙干涩,一个字也说不出来。
他感觉自己的脸颊火辣辣的,像是被人狠狠地抽了几个耳光。
他引以为傲的,带领整个专家组耗时两年才确定的技术路线,在林凯这不到半个小时的“科普”面前,显得那么的幼稚,那么的可笑。
郑崇海在一旁看着,心里早已是翻江倒海。
他虽然听不懂那些复杂的技术名词,但他看懂了刘明远和吴振邦的表情。
他知道,林凯,又一次做到了。
他又一次,用他那神一样的思维,为一条陷入绝境的死路,硬生生劈开了一条通天大道!
郑崇海深深地吸了一口气,站了起来,走到了会议桌的主位。
他的目光扫过全场,最后落在了失魂落魄的刘明远身上。
他的声音,不大,但充满了不容置疑的决断力。
“刘明远同志。”
“到!”刘明远下意识地站直了身体。
“我命令,从今天起,039项目AIP系统的斯特林发动机路线,立即封存!”
“同时,成立‘新型燃料电池AIP系统专项攻关组’!由林凯同志,担任总设计师!”
“你,和你的团队,全部划归攻关组,接受林总师的统一指挥!”
“这个项目,要人给人,要钱给钱!海军砸锅卖铁,也要把它给我搞出来!”
郑崇海的拳头,重重地砸在了桌子上,发出一声巨响。
“我只给你们一个目标!”
他看着林凯,也看着所有人。
“一年!一年之内,我要看到陆上联调试验台启动!两年!两年之内,我要看到这套系统,装上我们的039原型艇!”
“有没有问题?!”
“没有问题!”
回答他的,是吴振邦院士和林凯。
而刘明远,在经历了剧烈的思想斗争后,也终于抬起了头。
他的眼中虽然还有着迷茫,但更多的是一种被点燃的,名为希望的火焰。
他对着林凯,郑重地,深深地,鞠了一躬。
“林总师,我……我服了。”
“从今天起,我刘明源和我的团队,听您指挥!”
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