7月28日，在这个有些许炎热的夏季，中国科学院大连化学物理研究所举行了能源催化转化全国重点实验室学术委员会成立大会。该学术委员会由何鸣元、包信和、陈军、刘中民、李灿、李亚栋等20位院士以及延长石油副总经理罗万明等国内能源及其相关领域知名专家和学者组成，希望能够加快推进能源领域的科技创新，为助推“双碳”目标的实现“出谋划策”。
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在此次会议上，还有一位鲜少亮相的学者登场，他是这个实验室的主任，从加拿大刚刚全职归国而来的加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士陈忠伟。
他长期从事绿色新能源材料化学研究，致力于燃料电池、高能硅基锂离子电池、锌空储能电池以及超级电容器的低成本纳米材料开发与创新，在加拿大拥有一支约七十人的研究团队，并于2016年荣获加拿大最高国家科技奖。
在加拿大研究体系已经如此成熟，为什么突然回国了呢？许多人心中颇有疑惑。
陈忠伟。大连化物所供图
水泥厂工作却收获“意外”
“刚大学毕业的时候，其实并没有什么非常明确的目标。”陈忠伟坦言道。
20岁就从南京工业大学硅酸盐工程专业毕业的他，并不知道未来的人生到底要做些什么。因为缺乏实践和社会经验，他希望换个环境，大学毕业后到社会的大熔炉里去锻炼一下。
于是，陈忠伟经过深思熟虑，选择到一家中日合资的水泥厂工作：“因为这里的自动化技术在世界是顶尖的。我们内部两百人的产能，和相邻的国有企业公司两三千人的产能基本上是持平的，这种先进的现代化的技术非常吸引我。”
但是这种日子并没有持续多久。很快，陈忠伟就发现了企业工作于他而言并不合适。
“在企业工作了一年以后，我觉得有些缺乏挑战。因为当时的工作性质是‘一个萝卜一个坑’，需要按部就班的做固定的工作，很难有什么创新性的举措，而我是喜欢追求自由度和新鲜感的。从这次经历我就意识到了，我更希望做研究型的工作，能够有所突破有所创新。”陈忠伟告诉《中国科学报》。
在外面“折腾”了一段时间，陈忠伟又报名了研究生考试，这次，他的目标是华东理工大学的化学工程专业。
化学工程专业是华东理工大学的王牌，这里有国家重点实验室，有良好的学习氛围和研究平台。陈忠伟一进来就感觉“如鱼得水”，在科研中找创新，在创新中谋发展。他在硕士期间主要学习电化学相关知识，并对这个前沿创新的领域倍感兴趣，也为他后续在电化学能源领域深耕打下了基础。
入学一年，陈忠伟就有了赴美读书的打算：“因为那个时候，国内能源领域发展刚刚起步，国外相对比较成熟，就想去了解一下前沿的技术。”硕士毕业后，他就奔赴美国加州大学河滨分校攻读化学工程博士，从事燃料电池研究。
新能源产业，将是一个“冉冉升起”的朝阳产业，陈忠伟思索到。
在美国读博的这几年，也印证了陈忠伟的判断。伴随着化石能源的大量消费，所产生的环境问题和气候问题也日益凸显，人类开始寻求消费过程中碳排放更低的能源消费品种，新能源地位日益显著。
“当时我们实验室和美国的能源部以及国家实验室都有合作过燃料电池相关的项目，也为后续我个人确立研究方向打下了基础。”陈忠伟介绍道，“当时毕业后就是想去高校，专心做研究。”
陈忠伟于2007年进入美国洛斯阿拉莫斯国家实验室进行下一代燃料电池催化剂的研究。一年后，他收到了来自美国和加拿大几所高校的助理教授的offer。
“最终选择加拿大的滑铁卢大学主要是看重了一点——特别注重科研的应用，在工程研究和应用转化方面做的很好。并且，它的专利 IP完全归属于研究人员，可以 100% 自主应用并进行产业化。”陈忠伟笑着说道，“而且这周围是加拿大的‘硅谷’，黑莓手机就在这儿发源的，大量的人才聚集于此，很吸引我。”
在滑铁卢大学，陈忠伟从2008年9月开始着手组建自己的团队。彼时，整个北美许多研究组都将重心都转向了电动汽车的研制，而其中锂电池不可或缺。陈忠伟就与美国通用汽车公司合作，开始研制锂离子电池的硅碳负极材料，并推动了下一代锂离子电池核心材料等多项技术发展。相关电池技术可使智能手机以及其他消费类电子产品，单次充电的使用时间延长40%～60%；也可使目前的电动汽车增程至500公里。
十几年时间，陈忠伟从几个人的初始团队，发展为近70人、成为滑铁卢大学大研发团队之一，并一直致力于燃料电池、高能锂离子电池、硅硫锂电池、锌空储能电池等研制。
2017年，陈忠伟当选为加拿大工程院院士，2019年9月10日他又当选为加拿大皇家科学院院士。
想给技术和产业化“搭个桥”
在加拿大的工作正“风生水起”，“闲不住”的陈忠伟却开始考虑下一步的动向了。
“我要回国。”提到这件事，陈忠伟语气很坚定。
在加拿大已经有了较为完整的团队，研究也稳步向好，为什么要回来呢？
“当前，中国的新能源产业有世界上规模最大的市场和非常完整的产业链，能够有更多的机会、更高效地实现科技的创新和应用，为降低二氧化碳排放和保护人类环境做一点贡献。并且，我能够有机会建立一个可以快速实现从科学到应用转化的团队。”陈忠伟比喻到，国外的高校研究更多的像“个体户”，一个团队以一名教授为主，并没有完备的工程师队伍或者助理研究员辅助，学生的流动性也非常大，很难拥有一个稳定的团队。
“‘个体户’的好处就是创新能力是比较强的，想到什么就能立马做什么，但是在做应用研究的时候，短板也很明显。因为做应用是要有长期的人员经验积累的，要有能力和产业进行对接。”陈忠伟告诉《中国科学报》，“这也是我选择大连化物所的主要原因，这里是一个基础研究、应用研究、技术转移转化全链条贯通的综合性研究所，有开放、包容和务实的科研氛围，拥有非常成熟的成果转化经验，也有一批像甲醇制烯烃、煤基乙醇等从“实验室到工厂“的成功案例，能够真正做到不让成果在‘抽屉里睡大觉’，这也是我追求的目标。”
陈忠伟举了个例子，从2010年起，他就在做锌空储能电池相关的研究，是全世界对该领域开拓最早的研究团队之一。在2011年的时候，全世界总共只发了个位数的文章，而陈忠伟团队就发了两篇，到2022年，他们总共发布了大约80篇左右的文章，而世界上已经发表了650篇以上了。“从最初的几个团队到现在几百个团队，我们的文章被引用将近一万次，在一定程度上引领了该领域的发展。但经过这十余年的努力，我最想做成的还是工业化的真正应用。”他说。
锌空气电池其实很早就有相关商业化运用，比如老年人的助听器。这种电池能量密度非常高，是锂电池的两到三倍，并且水相电解质拥有很高的安全性，不易起火爆炸。同时，锌的资源储量也远远大于锂，价格也仅有锂的1/20。然而，它的缺点也很明显，主要是一次性电池为主，寿命较短，很难循环使用。
陈忠伟发现了该特点后，就想推动锌空气电池真正进入商业领域应用，而应用转化方面就离不开工程化的放大。
“在加拿大的时候，我们就缺乏这样的团队，没有‘桥梁’，实验研究和成果转化就像两座‘孤岛’。这也是我回国立刻组建工程师团队的原因。”陈忠伟解释道。
在大连化物所，陈忠伟预期将筹备一个200-300人规模的“大型团队”，有完善的实验室条件，有稳定的科研人员实验队伍进行基础研究，有单独的工程师队伍可以进行工程转化，有可以进行实验放大及中式的研究平台，还有和学生面对面交流沟通的机会……
一直以来，大连化物所在人才引进方面都做了许多努力，逐步形成了覆盖基础研究、应用研究和重大任务领域，适合不同年龄、不同层次、不同类型人才的“全链条”人才计划体系，并且为引进的人才提供完善的科研条件。优秀人才可应聘研究室主任或申请成立独立研究组，到位后可迅速开展科研工作。
“很感谢大连化物所对我的信任，给了我一笔启动资金，以及很自由的科研模式，我觉得我们的合作是‘双向奔赴’。”陈忠伟笑着说道。
与此同时，陈忠伟心中也一直有一个小小的报国梦，那就是为好的成果和工业化之间“搭起一座桥”，尤其为一些缺乏成熟的成果转化体系的高校。
“现在国内新能源市场很大，但很多时候成果和工业化之前是缺乏一个‘桥梁’的，好的成果只躺在实验室里，是一个非常可惜的事情。我也希望我们团队能成为这样‘一座桥’，帮助优质成果快速进行转化，和顶尖团队沟通合作，碰撞成火花，这样对社会也有很大的贡献。”
研究要形成“独一无二”的方法论
这些年，陈忠伟也培养了许多学生，有40多位选择回国工作，继续在科研领域深耕发展。他认为培养学生的关键，在于每个人要形成属于自己“独一无二”的方法论。
“授人以鱼不如授人以渔，要让他们有自己的一套科研方法和独立思考的能力，而不是麻木的做实验和发文章。”陈忠伟告诉《中国科学报》。
每个学生刚进入团队，陈忠伟都会和他们“一对一”的详细面谈，树立一个明确的研究计划和目标，及时的引导他们进入该领域，熟悉氛围。同时要做创新性工作，不是盲目被动的跟随他人，要阅读调研大量的文献，对研究的整体领域有清晰的认知，总结相关领域后共同讨论，明确实验的思路和创新点，做出独创性的工作，这样才能促使学生可以独立的开展工作，拥有自己的“一席之地”。
未来，陈忠伟和团队将继续围绕电池和燃料电池方向探索研究，在大连市长兴岛将打造电池的“下一代隔膜”。该隔膜将采用新材料和新工艺，稳定性可达300度以上，安全性能将大幅度提升。并且，它的制造工艺非常特殊，许多喷头会喷射出呈丝状的材料，像“织布”一样铺开，随即压缩成膜，生产效率大幅提升，未来将应用于锂电池、钠电池、锌空气电池等诸多能源电池。
而担任能源催化转化全国重点实验室主任后，陈忠伟也对该实验室有了自己的期许：“之前大连化物所能源领域的研究方向更多偏向传统能源，但是随着‘双碳’目标的提出，研究所也在积极调整战略方向，能源研究迫切需要开拓一些新的方向，比如新的电化学能源。我们希望能够更多关注洁净能源这一领域，开发以合成气/甲醇、储能、氢能等为纽带的多种能源优势互补、耦合利用的关键技术，为构建清洁低碳、安全高效能源新体系提供高质量科技支撑，并且与人工智能交叉结合，提高生产效率，占领创新的制高点，助推‘双碳’目标的实现。”
陈忠伟团队合照。大连化物所供图
