2021年12月，國際化學(xué)領(lǐng)域頂刊《Angewandte Chemie》發(fā)表了一篇論文，論文內(nèi)容顯示，氫燃料電池和電解槽的關(guān)鍵組件——陰離子交換膜（AEM）取得突破進(jìn)展。

這項(xiàng)全球目前最先進(jìn)的氫能高效制備和利用技術(shù)，使用非貴金屬催化劑即可實(shí)現(xiàn)，它意味著更便利化的制氫、用氫前景，是對(duì)氫燃料電池和電解槽未來大規(guī)模量產(chǎn)應(yīng)用的一大推動(dòng)。

論文的背后，是一家華人科學(xué)家創(chuàng)辦的NovaMea公司。這篇論文，是NovaMea創(chuàng)始人胡喜樂教授帶領(lǐng)的課題組。

胡喜樂是世界能源材料領(lǐng)域的重量級(jí)學(xué)者，就職于世界頂尖理工科學(xué)府——瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL），擁有歐洲科學(xué)院院士頭銜并獲獎(jiǎng)無數(shù)。2023年初，作為聯(lián)合創(chuàng)始人兼董事長，他與自己的博士生吳星宇在瑞士共同創(chuàng)立NovaMea，致力于氫能裝備核心材料研發(fā)與技術(shù)轉(zhuǎn)化。

今年年初，光速光合獨(dú)家投資了NovaMea的天使輪，這也是公司的第一次對(duì)外融資。

光速光合合伙人朱嘉表示，氫氣是一種非常理想的高能量密度的能源載體，它可以成為未來新一代綠色“石油”，成為全球能源中一個(gè)重要的支柱型產(chǎn)業(yè)。

“要實(shí)現(xiàn)碳中和這個(gè)遠(yuǎn)景目標(biāo)，其中很重要的一方面就是要實(shí)現(xiàn)綠色的氫氣。光速光合持續(xù)尋找綠氫行業(yè)內(nèi)最優(yōu)的綠氫技術(shù)，尤其關(guān)注技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也就是制備綠氫電解槽里的核心原材料。在這個(gè)大方向下，我們一直在行業(yè)內(nèi)尋找優(yōu)秀的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，并最終鎖定了NovaMea。我們相信憑借他們領(lǐng)先的技術(shù)，能夠在這個(gè)市場取得領(lǐng)先的身位，并隨著行業(yè)的演進(jìn)不斷做大做強(qiáng)。”

根據(jù)德勤的報(bào)告，從2023年到2050年，氫能每年可產(chǎn)生價(jià)值2800億美元的全球貿(mào)易，市場規(guī)模超過1.4萬億美元。

NovaMea能否在氫能產(chǎn)業(yè)鏈中找到屬于自己的空間？

? ? ? 押寶AEM，賦能制氫技術(shù)

阻礙氫能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的主要瓶頸，是氫氣制造和存儲(chǔ)成本過高。這個(gè)難題只能交給實(shí)驗(yàn)室來攻堅(jiān)。

多年的研究讓胡喜樂教授的團(tuán)隊(duì)儲(chǔ)備了電解水制氫的相關(guān)技術(shù)，也較早發(fā)現(xiàn)和意識(shí)到了現(xiàn)有商業(yè)制氫技術(shù)的缺陷。

目前，主流的電解水制氫技術(shù)分為四大方向，分別是堿性水電解（ALK）、質(zhì)子交換膜電解（PEM）、高溫固體氧化物電解（SOEC）以及固體聚合物陰離子交換膜電解（AEM）。

這中間，涉及到的核心是陰離子交換膜，它是電解水制氫反應(yīng)裝置——電解槽的關(guān)鍵組件。這種僅幾十微米厚度的薄膜，堪比頭發(fā)絲，它的作用，是在電解槽的陰陽極之間傳輸氫氧根離子，同時(shí)隔絕氫氣和氧氣的混合。交換膜足夠薄，才能使氫氧根離子的傳輸阻力降低，提高電解池性能。膜的強(qiáng)度也很重要，一旦破裂，氫氣和氧氣可能混合而導(dǎo)致燃燒或爆炸。

上述技術(shù)路線中，ALK方向應(yīng)用最早，在我國已經(jīng)完成商用產(chǎn)品化，整體產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)成熟。然而，ALK仍存在制氫效率低下、設(shè)備體積大且難適配風(fēng)光等可再生能源電力的問題。

而SOEC和PEM處于商業(yè)化開發(fā)的初期，前者的材料價(jià)格昂貴是首要問題，其熱化學(xué)循環(huán)，特別是系統(tǒng)的啟停都會(huì)加速老化，降低使用壽命；后者曾經(jīng)被認(rèn)為是制氫產(chǎn)業(yè)鏈的下一個(gè)風(fēng)口，密度高、體積小且能耗低，但缺陷是必須依賴鉑、銥等貴價(jià)金屬作為催化劑，耐腐蝕的鈦雙極板和全氟化PEM也價(jià)格不菲且難以替代，產(chǎn)業(yè)投資成本高。

NovaMea的生產(chǎn)設(shè)備樣機(jī)

AEM則不同，它具有良好氣密性、低電阻性，因此制氫效率高，使用過渡金屬催化劑也導(dǎo)致成本較低。另外，配套的電解水可以使用弱堿為電解液，對(duì)設(shè)備的腐蝕較輕。

站在學(xué)術(shù)前沿，胡喜樂教授很早就對(duì)AEM展開研究。在與產(chǎn)業(yè)鏈公司的討論中他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的催化劑不能被應(yīng)用到任何已知的電解槽上，大量文獻(xiàn)也顯示，AEM膜的性能缺陷是當(dāng)時(shí)AEM電解槽投入使用的主要技術(shù)難點(diǎn)，無論是學(xué)界還是業(yè)界一直缺乏有效進(jìn)展。

這一缺口，令胡喜樂團(tuán)隊(duì)意識(shí)到，只有攻克AEM膜，非貴金屬催化劑才能被真正使用在電解槽中，AEM技術(shù)才有機(jī)會(huì)替代PEM技術(shù)。

? ? ? 開啟創(chuàng)業(yè)之路，NovaMea肩負(fù)綠氫使命

決定把AEM立項(xiàng)作為新課題之后，胡喜樂教授從國內(nèi)招來了該方向的第一個(gè)博士生吳星宇。吳星宇本碩畢業(yè)于天津大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)，該專業(yè)是天津大學(xué)的王牌專業(yè)，連續(xù)4次在教育部學(xué)科評(píng)估中蟬聯(lián)第一，師從膜分離領(lǐng)域知名學(xué)者姜忠義教授，具有扎實(shí)的工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用背景。吳星宇2018年加入胡喜樂教授課題組，專注AEM核心材料研發(fā)。

2022年，博士四年級(jí)的吳星宇即將畢業(yè)，胡喜樂教授提議他可以將部分研究做工程化的嘗試。由此，吳星宇逐漸開始了解相關(guān)領(lǐng)域的市場，也意識(shí)到了制氫技術(shù)所蘊(yùn)含的巨大商業(yè)潛力。

次年畢業(yè)的吳星宇，以聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO身份，加入初創(chuàng)的電解槽材料技術(shù)公司NovaMea，正式走上綠氫能源的核心技術(shù)商業(yè)化之路。

朱嘉提及，在科技領(lǐng)域投資，經(jīng)常會(huì)遇到從實(shí)驗(yàn)室走出來落地商業(yè)化的公司。“很多教授可能對(duì)技術(shù)都非常有鉆研，但是對(duì)產(chǎn)業(yè)和商業(yè)的理解可能會(huì)有所欠缺。”

“但是第一次和胡老師交流，我就發(fā)現(xiàn)他有非常強(qiáng)的商業(yè)敏銳度和洞察力，從他選擇和什么樣的客戶合作，選擇和什么樣的機(jī)構(gòu)合作，可以看出他有快速洞察和理解商業(yè)本質(zhì)的能力。”朱嘉表示。

對(duì)此，光速光合副總裁張力也有同感。他回憶自己去瑞士洛桑現(xiàn)場盡調(diào)的第一天，胡老師就拉著他去了自己最愛的日料館。飯后，在與日料館老板的閑聊中，老板提及他們正準(zhǔn)備開拓新的門店。聽聞，胡老師主動(dòng)開始幫著老板分析洛桑的人口分布、各地方的喜好、人流密度等，全方位地展現(xiàn)了自己的商業(yè)嗅覺。日料店老板在聽完他的分析后更是頻頻點(diǎn)頭。

“創(chuàng)始人能夠洞察整個(gè)商業(yè)環(huán)節(jié)中哪些是重要的，哪些可能相對(duì)次要，這一點(diǎn)很重要。另外，他對(duì)頭部客戶重要性的判斷能力也非常強(qiáng)，他會(huì)花大量精力推進(jìn)跟頭部客戶的合作。在我們投資之后，他們很快就正式簽署完成了第一個(gè)訂單，非常高效。”朱嘉評(píng)價(jià)道，“胡老師既是一位頂尖的學(xué)者，也是一個(gè)老道的‘生意人’。”

公司運(yùn)營一年多，這對(duì)師生搭檔也有了相對(duì)明確的分工：胡喜樂教授負(fù)責(zé)統(tǒng)籌對(duì)外關(guān)系，例如與當(dāng)?shù)卣⑼獠客顿Y人、產(chǎn)業(yè)基金接洽等；而吳星宇專注在公司AEM技術(shù)的研發(fā)與轉(zhuǎn)化以及市場的開拓。

產(chǎn)品圖

對(duì)新生的NovaMea來說，最大的挑戰(zhàn)是讓AEM材料走出實(shí)驗(yàn)室，落地到專用電解槽上。“我們的材料非常好，AEM的反應(yīng)條件比PEM和ALK都要溫和，高分子膜和非貴金屬在這個(gè)環(huán)境下的活性和穩(wěn)定性會(huì)表現(xiàn)更好，這個(gè)技術(shù)路線是能夠走通的。但是，目前還需要更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。”

朱嘉表示，任何創(chuàng)新的技術(shù)需要有一個(gè)產(chǎn)業(yè)化成熟的過程，這也是一個(gè)自然而然的行業(yè)規(guī)律。AEM的原理已被行業(yè)充分研究，對(duì)比ALK和PEM，它具備天然的優(yōu)勢(shì)，但是它最大的問題就是當(dāng)它在大規(guī)模被產(chǎn)業(yè)化時(shí)，如何確保材料的可靠性、穩(wěn)定性。

“這恰恰是我們看好NovaMea的一個(gè)核心原因，它真正地解決了AEM關(guān)鍵的膜材料的穩(wěn)定性問題。使得膜的使用壽命可以10倍優(yōu)于現(xiàn)有的膜，最終當(dāng)它被用在電解槽上之后，能使其展現(xiàn)出更好的性能，以及更長的耐久度，且其各項(xiàng)性能的衰減指標(biāo)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他同行。”

? ? ? 掌握核心技術(shù)，市場前景廣闊

背靠最新的AEM技術(shù)成果，NovaMea相信這將是推動(dòng)綠氫大規(guī)模應(yīng)用的重要契機(jī)，甚至是決定了整個(gè)氫能源產(chǎn)業(yè)賽道能否崛起的前提。

下沉到公司層面，NovaMea在技術(shù)上的路線預(yù)判和快速先行，保證了他們與其他同行業(yè)對(duì)手競爭中的優(yōu)勢(shì)。作為AEM最早的研究團(tuán)隊(duì)之一，胡喜樂教授的課題組已經(jīng)累積了海量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和工程化經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)入談客戶、促合作、拿訂單的階段。

技術(shù)領(lǐng)先的NovaMea進(jìn)展順利，不僅在今年完成了天使輪融資，也接到了源源不斷主動(dòng)找上門的企業(yè)需求。合作的來源較為多樣，一是希望采購AEM膜和電極材料，轉(zhuǎn)型做電解槽的燃料電池公司，二是更下游的氫能產(chǎn)業(yè)商用公司。一些國內(nèi)外的頭部企業(yè)都已成為NovaMea的客戶，或者正在積極討論合作空間。

光速光合對(duì)于綠氫產(chǎn)業(yè)鏈的布局其實(shí)很早。據(jù)朱嘉介紹，在綠氫的下游，氫的應(yīng)用端瞄準(zhǔn)了燃料電池中的核心零部件，空氣壓縮機(jī)以及膜電級(jí)，投資了這個(gè)行業(yè)在國內(nèi)的兩家龍頭企業(yè)，勢(shì)加透博和唐鋒能源，在氫氣的儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)投資了國內(nèi)的行業(yè)龍頭企業(yè)藍(lán)能。而NovaMea是光速光合在上游制氫環(huán)節(jié)布局的企業(yè)。

再向外延伸，綠氫適合進(jìn)一步和碳捕捉，合成新一代的綠色燃油，比如甲醇。在這個(gè)碳捕捉的過程當(dāng)中，光速光合已布局投資了費(fèi)曼動(dòng)力，通過電解技術(shù)將二氧化碳轉(zhuǎn)化為綠色的一氧化碳，隨后與綠氫相結(jié)合，進(jìn)一步地去合成綠色的甲醇、燃油和醋酸等工業(yè)產(chǎn)品。事實(shí)上，NovaMea和費(fèi)曼動(dòng)力都是在未來綠色燃油領(lǐng)域的兩個(gè)上游關(guān)鍵環(huán)節(jié)的企業(yè)。

目前，NovaMea已經(jīng)與蘇州市達(dá)成落地協(xié)議，將在蘇州工業(yè)園區(qū)落地中國總部和產(chǎn)線，生產(chǎn)第一批AEM膜。未來，公司戰(zhàn)略將會(huì)更多傾斜蘇州總部，中國將成為核心市場，并以瑞士為中心向歐洲及全球開展更深層次的業(yè)務(wù)布局。

“我們對(duì)自己的定位，是一家能源設(shè)備的核心材料供應(yīng)商。在長期的目標(biāo)愿景上，我們堅(jiān)持原創(chuàng)性技術(shù)研發(fā)，深耕中國和全球市場，做氫能領(lǐng)域最具競爭力的科技公司。”胡喜樂教授和吳星宇博士總結(jié)道。

張力記得曾經(jīng)有人問過胡喜樂教授，如果AEM起量不及時(shí)，NovaMea會(huì)有預(yù)案嗎？胡喜樂教授很堅(jiān)定地回答，“我相信NovaMea的產(chǎn)品就是能夠改變現(xiàn)在這個(gè)市場的困境，讓綠氫行業(yè)能夠更快地發(fā)展，我將不遺余力地推動(dòng)AEM的商業(yè)化。”

眼下，綠氫在可持續(xù)航空燃料和海運(yùn)綠色甲醇等領(lǐng)域扮演著重要角色，AEM商業(yè)化無疑會(huì)加速綠氫的發(fā)展。

伴隨著“雙碳”戰(zhàn)略的提出，光速光合持續(xù)關(guān)注著以降碳為重點(diǎn)的科技創(chuàng)新。朱嘉看到，在綠氫行業(yè)目前還有很多關(guān)鍵的技術(shù)問題有待解決，他期待能從中挖掘出更多新的投資機(jī)會(huì)。