香港科技大學教授獲國家自然科學獎表揚推動高性能醇類燃料電池及過渡金屬納米材料之研發
2017-09-01



(趙天壽教授)

(楊世和教授)

香港科技大學機械與航空航天工程學系講座教授、香港科大能源研究院院長趙天壽教授及其,憑研發以醇類物質作燃料的燃料電池,榮獲國務院頒發國家科研界最高榮譽之一、2013年度國家自然科學獎二等獎,並連續第二年獲得這項殊榮。同時,化學系楊世和教授聯同北京航空航天大學及北京大學的教授,亦就研究過渡金屬納米材料的突破,獲頒國家自然科學獎二等獎。

燃料電池是高效及潔淨的新能源技術,可廣泛應用到手提電話、電腦、汽車、樓宇等,近年已成為新能源領域的一個研究熱點。燃料電池的產電過程發生在一個從微觀到宏觀的跨尺度的複雜系統中,同時伴隨有電子與質子的傳遞、質量與熱量的傳遞、以及電化學反應等複雜的物理化學現象。

趙天壽教授及團隊的「燃料電池中多相能質傳遞與電化學反應的相互作用機理」研究,深入分析燃料電池中的物理化學過程,以熱流科學與電化學交叉的獨特方法,成功揭示了燃料電池中質量、能量的傳遞與電化學反應動力學的相互作用機理,建立了新的理論框架。在此理論框架下,直接甲醇燃料電池的性能提高了六倍;直接乙醇燃料電池的性能提高了四倍。趙教授的研究為開創熱流科學與電化學學科交叉的新領域做出了重要貢獻,推動新能源技術的發展。

另外,他與西安交通大學科研人員共同研究的「多尺度多物理場耦合的複雜系統中流動與傳熱傳質機理」,亦獲得2012年度國家自然科學獎二等獎。該項目構建了多尺度流動與傳熱傳質的數值計算方法,在提高能源利用效率、降低能源轉換過程中溫室氣體排放等方面均具有重要意義。

納米結構物料已成為嶄新和發展迅速的物理和化學科研代表領域。楊世和教授與研究團隊憑「過渡金屬及其化合物納米材料的可控合成、微結構及相關特性」項目,研製過渡金屬及其氧化物和化合物的單佈性納米材料的製備方法,如納米顆粒、納米棒、納米線、納米管等,更有效掌握其光學特性的調控。利用聚合物表面修飾劑製備穩定氧化鋅納米晶新方法,解決了聚合物修飾氧化鋅納米顆粒發光機制的爭議問題,為納米材料器件化提供了指導與借鑒。

研究團隊亦提出了該類納米材料磁學性質的回應機制,為構建新型結構性質的納米材料開拓了新途徑。他們更推進了軟範本濕化學法以及有序結構合成方法學的研究,豐富和發展了准一維鐵系納米材料的介觀磁學理論。

科研人員研發的高效可調節的納米結構,配合可組合和功能化特性,將推動研發低成本、高效能、高穩定性的新一代太陽電池和鋰離子電池。