★科技工作者助力“双碳”达标系列报道

“我相信，在南方科技大学这样一个高水平、充满活力的学术环境中，我们一定能够取得一些有国际影响力的科技成果，为实现碳中和贡献新一代能源技术。”中国科学院院士、南方科技大学碳中和能源研究院院长赵天寿分享道。他是国际知名的能源科学与工程热物理专家，为了支持国家“双碳”战略目标，他加入南方科技大学（简称“南科大”）并创立了南科大碳中和能源研究院。

赵天寿（左二）在实验室

坚持理想，敢试敢为，勇往直前

赵天寿在1979年考入了天津大学。那个年代，只要能上大学就很好了，不可能对所学专业有很深的认识，而且那时学校的专业划分也不像现在这么清晰。赵天寿清楚记得当时录取通知书上写的是机械系，但最后却被分到热物理工程系的“内燃机专业”。这是一个偏应用的专业，从构造、设计、制造原理开始学，学得非常扎实。

后来赵天寿去美国读博士，考入了机械工程系的传热传质专业，除了上像热力学、传热学这样的专业课程，还需要学数学、编程等很多课程。“总体来说，我算是进入大学后才开始学习的，从本科到博士期间无论是在素质教育、理论解析、还是实验室科研方面，我都有一个很大的提升，可以说是我人生中非常重要的阶段。”

另一个印象深刻的事情是英语的学习。赵天寿当年高考英语才考了7分，完全没有基础，连26个英文字母都不懂。进了大学，因为没学过英文，第一次英语测试，他只考了30分。然而赵天寿还是坚持待在英文班学习，功夫不负有心人，期末考试他的英文成绩终于提高到了80分。后来还为来访的外国专家当英文翻译，他现在想起这段经历觉得还是挺有意思的。“我的感受是，对于想做的事，我们应该敢试敢为，勇往直前。因为只有坚持自己的理想，它才有可能变为现实。”

把握科学研究的“变”与“不变”

纵观赵天寿的职业生涯，从1995年的助理教授到现在的讲席教授，再到2019年当选为中国科学院院士。赵天寿是如何在自己的工作中把握住科学研究的“变”与“不变”？

在选择教授职业前，赵天寿曾犹豫过。当时他觉得自己科研能力还不错，但不确定自己是否可以教书。但是真正成为一名教授后，他发现还是能够教得很好的。在香港科技大学任职期间，赵天寿还获得不少教学奖项。他教课有个特点，不会直接把书本的东西照搬给学生，而是要跟学生解释现象与机理。所以当赵天寿教热力学、传热学、空调等课程时，他总是以实际问题作为切入点。比如他会以生活中常见的烧开水为例，将课本上的开口系统、闭口系统、内能等概念串联起来。

赵天寿认为，“不变”意味着打好基础。这些基础包括数学、物理、化学等基础学科知识，否则创新就是没有根基的。而‘变’是指把学到的知识能够真正用起来，而不仅仅是死记硬背书本的知识。真正的学习是要学到本质，理解物理现象和机理，并运用学到的机理解决实际的问题。

在学生阶段，独立思考的意识至关重要。就比如说看文献，应该要先带着提前思考的实际问题去看，而不是想着看文献时再发现问题。赵天寿举例说，“我在学习燃料电池时，最开始就在墙上就画一个燃料电池的示意图，然后就一直在思考为什么燃料电池能够发电，为什么添加氢就能分解等问题。之后，就带着这些问题去看文献，如果再想不明白就去请教别人，慢慢地就养成了独立思考的习惯，我认为只有这样才能提高学习效率。”

以能源技术创新为“双碳”战略提供支撑

赵天寿是港科大能源研究院的创始院长，到南科大后他又牵头成立了碳中和能源研究院。研究院未来将着重推动哪些工作，它在南科大未来发展中扮演什么角色呢？

我国为实现“双碳”目标，正加快推进新能源技术的研发和应用，提高可再生能源在能源结构中的占比。为此，赵天寿在学校的支持下筹建了一个多学科交叉的能源技术研究平台——南科大碳中和能源研究院。研究院汇聚了材料、化学、工程热物理、环境、经济等多个领域的知名学者与年轻学者，设置了风光能源中心、先进储能中心、替代燃料中心、智慧能源中心、固碳减排中心与经济政策中心。“我们希望大家能够依托这个平台做一些实实在在的研究。我相信，在南科大这样一个高水平、有活力的学术环境中，我们一定能够取得一些有国际影响力的科技成果，推进碳中和能源的技术创新，为能源学科的发展赋能。”

赵天寿表示，实现“碳中和”目标最根本的是突破关键技术，包括“低碳”技术、“零碳”技术与“负碳”技术。首先是“低碳”技术，主要是提高现有的化石能源转化技术的效率，比如说内燃机、燃气轮机等，低碳技术能有效减少燃料的使用和碳排放。二是“零碳”技术，比如光伏发电、风机发电等，这些技术在使用过程中没有碳排放。重点在于进一步开发，提高其利用效率、降低其利用成本，从而增加可再生能源在能源结构中的占比。三是“负碳”技术，因为低碳技术本身还是有碳排放，距离 “碳中和”还存在一个差值，需要“负碳”技术来填补这个缺口。“负碳”技术包括二氧化碳捕集、封存或二氧化碳资源化利用等。

这三类技术中，最关键的还是要发展“零碳”技术，通过零碳的可再生能源高比例替代高碳的化石能源。据领域内预测，为了实现碳中和目标，太阳能、风能在能源结构中的占比需要达到60%左右。但目前光伏发电和风机发电在我国总发电量上只占11%左右，太阳能、风能在整个能源结构中的占比只有4%左右，这主要是由太阳能和风能的不稳定性导致的。为了解决这一问题，我们需要大力发展储能技术，比如锂电池、液流电池等。只有将光伏发电和风机发电与储能结合起来，才能真正地提高太阳能、风能在我国能源结构中的占比。

对深圳和南科大的未来充满信心

过去这些年，深圳发展非常迅速。1995年赵天寿从美国来到香港，那时起他就常来深圳，亲眼目睹了当时深圳与香港在发展上的差距。但随着深圳30多年的高速发展，差距正不断缩小，甚至有一些领域已经开始反超。深圳现在是中国特色社会主义的先行示范区，既有国家政策支持，也有一批充满活力的深圳人，大学与城市是一种共生关系，赵天寿对深圳和南科大的未来充满信心。

作为“新能源科学与工程”专业负责人，赵天寿表示，能源、环境问题是关乎人类生存和发展的全球性课题。“双碳”目标对于我们这样的发展中国家来说是机遇，也是挑战：一是如何在保持高质量的经济发展的同时实现碳中和目标；二是如何培养更多新能源领域的专业人才，为我国实现“双碳”目标提供人力保障。

新能源科学与工程是一个新兴专业，主要面向太阳能、风能发电、储能等新能源技术领域培养专业人才。在这个领域内，多个学科的知识都是需要的。因此，为了培养新能源专业人才，需要建立一个完整的交叉学科培养体系——我们为学生设置了材料、化学、工程热物理、机械等学科的基础课程，使学生能够掌握新能源技术领域所需的知识与技能，为学生在新能源理论研究、技术研发或工程应用中取得突破奠定基础，为“双碳”战略实施提供人才支持。 

人物简介

赵天寿，中国科学院院士、能源科学与工程热物理专家、南方科技大学碳中和能源研究院院长、南方科技大学机械与能源工程系讲席教授、美国机械工程师学会会士、英国皇家化学学会会士。曾获Croucher资深研究成就奖、何梁何利基金科学与技术进步奖、两次国家自然科学二等奖、香港科技大学工程学杰出研究成就奖。

赵天寿长期致力于电化学储能理论和技术的研究。针对国家对可再生能源利用的重大需求，围绕燃料电池、液流电池、金属空气等流体电池储能装置中能量传递与转换关键科学问题，建立了电池储能系统中热质传递和电化学能量转换的耦合理论，提出了热、质、电子及离子协同传输方法，突破了高功率流体电池设计的关键技术。提出了以可充放电的液态能量载体储电的新方法，发明了充、放电装置彼此独立的新型储能系统，取得了系统效率与输出功率的同时跃升，为促进电化学储能技术的发展奠定了基础，将在解决风电、光电并网难题、实现可再生能源大规模利用、支撑双碳战略实施等方面发挥重要作用。

本报综合报道

文图素材来源南方科技大学