W7energy是一家在特拉華大學(xué)(UniversityofDelaware)扎根的初創(chuàng)公司。該公司最近從美國能源部高級研究項(xiàng)目能源局(ARPA-E)獲得了340萬美元的新資金，用于推進(jìn)和商業(yè)化一種新型聚合物膜，這種膜將使燃料電池更加經(jīng)濟(jì)。

再加上之前的100萬美元的私人投資，W7energy的研究將使零排放燃料電池電動(dòng)汽車成為可能。這家初創(chuàng)公司的技術(shù)預(yù)計(jì)將比傳統(tǒng)燃料電池系統(tǒng)便宜三分之一。

聚合物膜是一種平臺(tái)技術(shù)，它將使許多其他技術(shù)也成為可能，如清潔制氫、電池儲(chǔ)能、去除空氣中的二氧化碳等等。

“特拉華大學(xué)正與合作伙伴合作，建立一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，鼓勵(lì)和支持企業(yè)家將他們的創(chuàng)新從理念邁向商業(yè)化，為國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)，并對社會(huì)產(chǎn)生積極影響。這些薄膜產(chǎn)品的廣泛使用有可能極大地影響我們未來的能源使用，以一種環(huán)保的方式提供高效率。”特拉華大學(xué)研究、學(xué)術(shù)和創(chuàng)新副校長CharlesG.Riordan說。

這家初創(chuàng)公司正在開發(fā)一種技術(shù)，以制造一種能有效運(yùn)輸氫氧根離子的氫氧根交換膜(HEMs)。氫氧根離子是一種帶負(fù)電荷的分子，通常使溶液呈堿性，也就是說溶液的pH值大于7。然而，由Yan在UD的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的先進(jìn)的聚合物設(shè)計(jì)和工程已經(jīng)產(chǎn)生了這些改變游戲規(guī)則的膜，這種膜具有化學(xué)穩(wěn)定性、離子導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度，使其成為氫或氨燃料電池的最佳選擇。

燃料電池的工作原理是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，從而產(chǎn)生清潔能源。這種轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵是一種膜和兩種催化劑，可以加速燃料電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)。

目前市場上的環(huán)保燃料電池汽車，如豐田Mirai、本田Clarity和現(xiàn)代Nexo，依靠質(zhì)子交換膜(PEMs)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。但PEMs需要一些昂貴的元素來完成這項(xiàng)工作，如鉑催化劑和鈦雙極板。

相比之下，W7energy的聚合物膜在使用鎳或銀等較便宜的催化劑時(shí)效率更高，因此更經(jīng)濟(jì)。

W7energy的首席技術(shù)官王瀾(音譯)說：“我們的想法是降低燃料電池汽車的成本，使用清潔的氫燃料，實(shí)現(xiàn)零排放的交通運(yùn)輸。”王于2018年在UD獲得化學(xué)博士學(xué)位，并在Yan實(shí)驗(yàn)室完成博士后工作，之后全職加入W7energy。

有了美國能源部的資助，以及來自特拉華州小企業(yè)邊緣獎(jiǎng)勵(lì)金的額外10萬美元，研究小組正在努力使膜處理得“恰到好處”，使它們以可大規(guī)模生產(chǎn)的方式提供卓越的性能。

研究團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)室的工作范圍，包括對功能燃料電池和水電解槽中新型膜材料的內(nèi)部表征和測試，這一額外能力將使W7energy有別于競爭對手。

“我們有機(jī)會(huì)真正徹底改變可再生能源領(lǐng)域，”W7energy首席運(yùn)營官，Yan實(shí)驗(yàn)室前UD博士后研究員SantiagoRojas-Carbonell說。“這是一種平臺(tái)技術(shù)，清潔的氫除了可以用于零排放的交通工具，還可以應(yīng)用于大規(guī)模、長時(shí)間的風(fēng)能和太陽能儲(chǔ)能，以及能夠減少二氧化碳排放的許多其他領(lǐng)域。”

例如，氨合成、金屬精煉和石油精煉都需要高質(zhì)量、高純度的氫。今天大部分氫是由天然氣或煤產(chǎn)生的。用這些原料制造氫并不環(huán)保。利用W7energy公司的系統(tǒng)，氫可以直接從水中產(chǎn)生，從而消除了現(xiàn)有系統(tǒng)中作為副產(chǎn)品的二氧化碳。

為了推進(jìn)這項(xiàng)工作，該團(tuán)隊(duì)近期計(jì)劃再聘請三名工程師。

在特拉華大學(xué)經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新與合作辦公室的幫助下，W7energy公司已經(jīng)為其獨(dú)特的膜和相關(guān)技術(shù)獲得了6項(xiàng)專利，并從該校獲得了許可。

在Unidel基金會(huì)的支持下，該大學(xué)建立了一個(gè)早期啟動(dòng)資助項(xiàng)目競賽，提供了15萬美元，W7energy團(tuán)隊(duì)用這筆錢購買了膜鑄造急需的設(shè)備。

UD'sHornEntrepreneurship投資的7.8萬美元也幫助W7energy團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了早期的可行性研究，以推動(dòng)公司向前發(fā)展。

Yan說：“有霍恩、Unidel和特拉華創(chuàng)新空間的初步支持，我們得以更快地投入運(yùn)營。這讓我們的團(tuán)隊(duì)在公司管理和技術(shù)上都取得了進(jìn)步，所有這些都讓我們在獲得能源部(DepartmentofEnergy)以及后來的特拉華州(Delaware)的資助時(shí)更具競爭力。”

在后續(xù)的產(chǎn)品中，通過國家科學(xué)基金會(huì)的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目，Rojas-Carbonell說，團(tuán)隊(duì)認(rèn)識到盡早和潛在客戶溝通的價(jià)值，以確保公司的材料符合市場需求。W7energy團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在公司開發(fā)新材料時(shí)利用這些技能。

盡管Yan相信W7energy擁有一項(xiàng)可以在市場上取得成功的技術(shù)，但他也認(rèn)識到，該公司的意義不僅在于產(chǎn)品，還在于人。

他說：“無論發(fā)生什么，我們最終都會(huì)培養(yǎng)出幾個(gè)企業(yè)家。”