2023年12月，天津大学见证了第九届“互联网+”全国大学生创新创业大赛的辉煌时刻。在这场智慧与创新的盛宴中，由陈国清教授、任明法教授、杜巍老师、林艳丽老师、李航老师精心指导，研究生张笑闻、刘渊、苏一博，本科生曾好、王天筱等同学倾力打造的作品《驭氢丰-高性能轻量化车载储供氢系统引领者》脱颖而出，荣获高教主赛道全国银奖，这不仅是我院在全国“大创”竞赛中的历史性突破，更是对团队辛勤努力的最好证明。

近年来，新能源汽车逐渐走入大众的生活中，成为其热门选择。除了以常规的电池作为能源动力，以氢能源为动力的车载供氢系统进入快速研发阶段。那么氢能源汽车的工作原理是怎样的呢？

氢动力汽车是指利用燃料电池将氢气转化为电能，进而驱动电动汽车行驶的一种汽车类型。接下来让我们以一个更有趣的方式来讲述氢动力汽车的能量转化过程吧！ 想象一下，你的汽车变成了一位“氢气魔术师”，它用神奇的魔法将氢气变成动力，带你穿梭在城市的大街小巷。这个过程就像一场精彩的表演，以下是它的五个魔法步骤：

1.氢气集结：在汽车的小秘密基地（储氢罐）里，氢气小精灵们正静静等待着表演的开始。

2.氢气小精灵的分离：当你踩下油门，氢气小精灵们被召唤到“魔法舞台”（燃料电池阳极），在这里，它们勇敢地分开，释放出能量粒子——质子（H⁺）和电子（e⁻）。

3.电子的奇幻之旅：电子们沿着“能量高速公路”（外部电路）奔跑，它们点亮了沿途的灯泡（电动机），让你的汽车充满活力。

4.质子的穿越冒险：质子们则通过“魔法隧道”（电解质膜），小心翼翼地避开电子，前往“神秘花园”（燃料电池阴极）。

5.水滴的诞生：在神秘花园里，质子与来自空气的氧气仙子（O₂）相遇，它们手拉手，跳起了“生成之舞”，最终化身为晶莹剔透的水滴（H₂O），而这场舞蹈正是你汽车前进的动力。

总之，氢动力汽车的原理是将储存在高压氢气罐中的氢气送入燃料电池中，通过燃料电池的电化学反应转换为电能，再通过电动机驱动车辆运行。

相较于传统能源，氢能源作为环保能源中的佼佼者，以此为动力的汽车不会产生有害排放物，是一种更环保的交通方式。然而，将氢气作为汽车的动力来源，存在诸多短板，例如：续航里程短，车载重量大，安全性能差等，均严重制约了新能源汽车的发展。我校团队以此为突破口，提出一系列改进措施及设想：

核心技术一：首创高分子内胆气瓶快速缠绕技术与链式官能团附着增强技术

传统气瓶使用铝合金材质作为内胆容易导致氢气逃逸，本项目的氢气瓶内胆使用高分子树脂材料，有效防止氢气逃逸。同时，铝合金材料的密度达到了2.7 g/cm³左右，而高分子树脂材料的密度只有1.117g/cm³，有效降低了气瓶的重量。其次，两步法缠绕工艺制造的碳纤维外壳能够降低制造周期（80%），提高产品寿命（14%），相比于传统气瓶用铝合金做外胆材料，碳纤维的比强度和比刚度提高了30%左右，从而保证了气瓶的强度。填补了国内空白，整体技术处于国际先进、国内领先！

核心技术二：流体高压成形技术制造的钛合金输供氢管路

材料方面，传统氢气管路使用的不锈钢材料，密度高达7.93g/cm³，而钛合金的密度仅有4.51 g/cm³，在相同体积下降低重量达45%左右。成型工艺方面，高压流体成型技术涉及一次成型，且成型形状易于调整，据调研，该技术的材料利用率提高至98%，成本降低20%，模具费用降低30%。

核心技术三：双卡套结构设计+复合表面改性（低温渗碳+薄膜涂覆）低温阀门

本项目的低温阀门在制备过程中对其施加了表面改性工艺，主要包括低温渗碳和喷丸处理，有效的提高了阀门的表面硬度和耐磨性，我们的实验结果表明，阀门的表面硬度由原来的320HV提升至了475HV，同比提升50%，从而大大提高了阀门的安全性和最大工作压力。

钛合金喷丸表面硬度变化

在陈国清教授、林艳丽老师、李航老师的共同指导下，团队累计授权国家专利50余项，在申请专利30余项。相关技术累计获得国家技术发明二等奖、专利金奖、行业协会奖等多项大奖。团队首创的两步法缠绕工艺，就像是打开了一个新世界的大门，这项技术在我国航天领域大放异彩。他们参与研制的航天大直径碳纤维储箱，不仅结构减重了25%，强度还提升了30%，这就像是给火箭装上了更强健的肌肉，大幅度提高了火箭的结构效率和运载能力。

这项技术的成功应用，为神州十号及后续的神舟系列载人飞船航天服提供了高压压力容器，就像是给航天员穿上了更加坚固的盔甲，保障了他们的安全和任务的顺利进行。

《中国教育报》头版的报道，就像是给这个团队的科研成果颁发了一张荣誉证书，将“大连元素”与“神十飞天”的故事传遍了大地，激励着更多的人们去探索科学的奥秘，去创造更多的奇迹。

氢能的未来，就像是一部正在编写中的科幻小说，充满了无限可能。在国家的五年规划目标纲要中，氢能源已经占据了重要位置，它不仅是政策支持下的宠儿，更是未来汽车能源的潜力股。想象一下，我们的街道上充满了氢能源汽车，它们排放的只有水蒸气，热效率高到让人惊叹，这简直就像是电影中的未来场景。

马百坦等人在《重塑汽车》杂志上的一篇论文，就像是给这场氢能源革命加了一把火。他们告诉我们，氢气不仅清洁，而且高效，虽然成本和制取方法还有待优化，但这正是科技创新的乐趣所在。

而李跃娟等人在《北京工业大学学报》上的研究，则给了一个明确的未来展望：到2025年，加注氢气的成本可能会降至10元以下，这就像是在说，氢燃料将和柴油一较高下，竞争未来的能源市场。

在这一波氢能源的发展浪潮中，高校扮演了至关重要的角色。它们不仅是培养未来科学家的摇篮，更是推动基础研究和科技创新的引擎。据统计，高校承担了全国超过60%的基础研究和80%以上的国家自然科学基金项目，这就像是科研领域的超级英雄，不断为我们的未来贡献力量。

大连理工大学，作为国家创新体系中的重要一员，不仅是培养高素质人才的基地，更是原始创新的摇篮。驭氢丰团队正不懈努力，不断创新，希望学术成果能为国家的需求注入新的活力，让氢能源以高效率、低风险、低成本的方式，走进千家万户，成为大众出行的首选。在实现科技强国建设的征途上，大连理工大学将发挥更加重要的作用，就像是在这场能源变革的大戏中，扮演着关键的角色，推动着剧情向前发展，书写属于我们的未来篇章。