“我们平常说氢能产业，其实它是一个比较长的产业链。包括制、储、运、用全过程，而我们团队做的是上游的环节，就是氢能的制和储。”西安交通大学教授吴震谈到，从2009年开始，他就一直跟随导师和团队做氢能领域的研究，一直积累到现在。“那个时候就比较相信将来氢能的发展还是会有很大的用武之地的。”
为促进科技成果转化，吴震于2021年10月，在沣西新城创立了陕西氢纯能源科技有限公司，专门聚焦氢能商业应用及相关技术研发，目标是打造集研发、设计、运维于一体的高科技企业。
目前，团队在研的“高密度氢纯化及储存一体化装置”是国家能源局2022年度能源领域首台（套）重大技术装备推荐项目，同时获得了陕西省重点研发计划“科学家+工程师”项目、2023年陕西科技创新“技术变革”优秀案例、2024年陕西省重点新产品开发项目、技术创新引导计划（基金）——三项改革-以演代评、氢能前沿“金氢奖”年度创新技术等支持与荣誉。
聚焦用低成本制取高纯度氢
“氢不是一次能源，所以就必须要考虑如何用尽可能低的成本去制取高纯度的氢，这是我们研究聚焦的问题。”吴教授解释，一次能源指的是地球上本身就存在的能源，例如煤炭、石油。而二次能源是要通过现有资源制取的，通常是需要由一次能源来转换为二次能源。
“关于制氢，大家一般听得比较多的是电解水的方式。”吴教授介绍，这种方式的科学基础是没有问题的，问题在于成本较高。“这个换算跟电价有关，一立方氢的制取成本至少是1.5到2块钱。”
目前，大多数企业用的氢来自于化石燃料燃烧产生的副产品。“我们常说买一送一，其实这个副产氢就是后边这个‘一’，它作为一个副产物，可以选择直接排掉，但这样就有些可惜。副产物中含有氢，其实是可以加以利用的，只是它存在一个纯度较低的问题。”吴教授介绍，副产氢的氢源成本低，是一个较为可观的氢产资源。
“有些工业生产企业会直接把它烧掉，让它产生热能，因为他在高温下不用考虑杂质的问题。”吴教授说，“我们现在做的就是把这种副产氢进行提纯。打个比方，这个副产气体里面大概有20%的氢，如果直接燃烧掉，价值可能也就是2毛钱。现在我们用提纯方法，将这个氢提纯到5个9（99.999%）甚至6个9，它的价值就可以提升10倍以上。这就是我们做的工作。其实很好理解，就是变废为宝。”
具体怎么做呢？吴教授为我们用朴素的语言介绍了这种提纯方法的原理。“一些金属/合金可以作为固体材料，去吸附氢气。”吴教授解释，这是一种化学反应的过程，在一定条件下，这种金属/合金可以把氢吸进来，区别于物理吸附，这种吸附会改变他的组成，生成另外一种物质，叫做金属氢化物。反应后，其他杂质就可以作为废气排掉。“这时候氢相当于以化学反应的方式储存在这个材料里面，而这是一个可逆的过程，在需要的时候，我们通过加热或减压的方式，让它再把吃进来的氢给它吐出去，这时候就会得到一个高纯度的氢气。”这就是我们高密度氢纯化及储存一体化装置的原理，一般来说就是三个步骤，吸氢、排杂、脱氢。
“现在市场上也有别的处理这种副产氢的方式，一般用的比较多的，是变压吸附的方式。”吴教授介绍，这种方式与上述的处理方式是相反的一种原理，它通过活性炭等物理吸附的方式，把除了氢以外的其他杂质吸附掉，剩下的即为氢气。这种方式的优势是成本低，但一般纯度不太高，如果需要提高纯度，就需要反复的过滤，那么这个成本也会相应提高。
未来氢能可以走进千家万户
“这一轮氢能的崛起和爆发，应该是在16年左右，当时李克强总理到日本去参观了丰田车厂，有一款车——Mirai（在日语里是未来的意思），就是一款专门用氢作为动力发电来驱动的。”吴教授介绍，氢能源车的优势很明显。首先，氢的效率高。“我们现在的油车热效率在30%左右，但如果用氢的话，能达到50%以上。”其次，它绝对地环保。“我们都知道，氢反应后生成的就是水，所以不存在污染的问题。”第三，氢的能量密度高。“按照目前的技术发展情况，一公斤的氢能可以让小轿车走100多公里甚至更多，要实现上千公里的续航，对于氢能来说就比较有优势，几公斤的氢就够用了。”吴教授还提到，“加氢和加油一样，在加氢站几分钟就能加好，这也是一个优势。”
“现在很多重型卡车已经开始应用氢能，很多地方都可以看到加氢站。”吴教授介绍，重卡领域将目前氢能的优势与其需求完美匹配。“柴油污染大，替换为清洁能源能大幅度改善污染问题。而且重卡运输里程长，运输货物重量大，而氢能应用的优势在这个领域能得到淋漓尽致的体现。”
氢能未来除了可以在交通领域大展拳脚，还能应用在哪些方面呢？吴教授介绍，氢能本质上来说是一种能源，所以可应用的场景特别广泛。比如，化工领域绿氢替代、电力领域绿氢掺烧，氢还可以作为一种介质气体在半导体领域发挥重要所用。
“将来我们想实现的是，将现在的电气化升级成为氢电体系，氢与电可以相互转换，氢还能代替天然气产生热能。这样家里用电、用灶、用火的问题，都通过氢来实现，让氢真正地走进千家万户。”
仰望星空，脚踏实地
氢能作为未来能源的重要组成部分，在新能源体系中的地位正在逐渐清晰，在人们心中的美好向往也逐渐有了具化的模样。但追寻“纯净世界”的路上，依然有许多未知的挑战。
吴教授坦言，科研道路确实不是一条好走的路。“做技术的优化转化，是一个非常艰难的过程。技术在实验室做出来，这个原理我们是很清晰的，也是很有自信的。但是要把它做到产品阶段，就要经历一个‘中试’的过程。”这个过程是指将技术进行工艺优化、放大验证、小批量试生产的过程，是一种从实验室技术到产品技术的过渡性试验阶段。
“因为我们的技术属于国内首台（套）推荐项目的技术成果，没有什么可借鉴的经验，所以这个过程基本就是自己在摸索，这就需要花费大量的时间和精力去不断地尝试，去解决这个过程中出现的各种问题。”吴教授说，团队从2022年到2025年花了将近三年的时间去完成这个装备的设计制造，这中间去请教了几十位行业不同领域的专家，来来回回的修改不计其数，出现的问题层出不穷。“这是一个比较煎熬的过程，但是这个过程又是必不可少的。”
谈及对青少年的寄语，吴教授发出了诚挚的邀请，他说，氢能行业是一个朝阳产业，需要更多年轻的同学加入其中，这里面有很多有意思的事情，当然也会面临很多困难，很多的技术需要去攻关。希望年轻人能尽情地发挥创造力，把氢元素加入到生活的各个方面，这个“氢纯世界纯”的理想，非常值得去探索。
