氢辉李辉：不让须眉的绿色能源创业者｜红杉Family

电化学，简单来说，就是研究电和化学反应相互关系的一门科学。然而，李辉的学习与研究之路并不单纯停留在理论层面，她的三段学术经历都紧密结合了工程实践。

“我一直觉得，做任何东西都要关注实际应用，所以我那个时候做的项目也都跟工业有关系。”在李辉看来，许多理论研究者可能会追求前沿的理论，但往往难以把实验室里的成果规模化和量产。很多工程问题，其实都是一些细小的实践性问题。在攻读博士学位期间，李辉时常要搭建沉重的反应装置，几十公斤的设备组装完成后，还要靠人力把整个装置立起来，即费时又费力。于是，她在短短两天内，设计出一个小工具，只需要用脚踩两下，就能轻松解决这个问题。

除了对学术的追求，李辉还热爱有挑战性的运动。大学时，她参加过400米中长跑和铅球等比赛，直到现在，她还在积极参与南方科技大学的乒乓球联赛。“我很喜欢打乒乓球。但我不仅仅满足于练球，我必须要参与比赛。我喜欢有竞争性、挑战性的活动。” 她说。

注重实际应用，追求将理论与实践相结合，充满挑战精神，李辉一直是这样的人。也正是在这种性格的驱使下，她离开了工作与生活多年的加拿大，在2015年踏上了回国创业之路。

她认为，“氢能在中国市场潜力巨大，但整个行业仍处于起步阶段。又赶上儿子大学毕业，在那个阶段，我也面临人生转折，是继续在加拿大过这种一眼看到退休的日子，还是迎接新的挑战。”李辉说，她当时充满了一种激情，希望把多年的所思及所学，通过回国创业实现更多的价值。

2020年9月，我国提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标。随着“双碳”目标的提出，以风电和光伏为代表的可再生能源在我国迎来了飞速发展。然而，大量的风电和光伏资源，却难以完全接入电网系统。风能与太阳能的天然波动性导致了风力和光伏发电的供给不稳定，从而使得这些清洁能源在一定程度上被部分用户弃用。近年来，中国每年有数百亿千瓦时的风电和光电因未被利用而流失。

“因此，储能就成为了必选项，想要减碳，就必须把这些风电和光伏储存起来，再进行有效分配和利用。”李辉带着她多年积累的理论和技术，坚定地踏上了创业之旅。

那么，如何更好地储存风电和光伏等新能源呢？氢储能是一种非常有前景的选择。

氢气的能量密度是120MJ/kg (~33kwh/kg)，大约是锂电池的100倍，非常适合作为储能介质。氢储能有一个重要的特点，就是能量转换和能量储存是分开的，这使得它在规模化储存和使用更加灵活。

与其他储能技术不同，氢能设备的电极本身只做能量转换，而真正储存能量的是独立的储氢罐。因此，能量密度和功率密度得以分开，电极的设计可以专注于大功率转换。如果想要储存更多电力，只需要增加储氢罐的数量或容量，储能装置的大型化和规模化更加容易。而通过储氢罐或管道将氢气保存、运输到用能单位发电，就可以实现跨季节、跨地域的长时储能，兼具时间和空间灵活性。

此外，氢能的应用范畴不仅限于作为储能介质。氢气还是一种重要的传统化工原料，广泛用于合成氨、煤制油、不饱和烃类合成烷烃等，化工企业每年对氢的需求量达到数百万吨。

然而，长期以来，我国制氢的主要来源是化工行业的副产氢，而这个过程也会产生大量的碳排放。如果未来氢能要在实现“双碳”目标的过程中发挥更重要的作用，就必须探索大规模的绿色制氢方法——通过电解水来替代煤或天然气制氢。

“绿氢目前只占整个制氢量的3%到5%，可能慢慢会上升到10%到20%，但随着技术的进步和市场接受度的提高，这一比例若干年后有望达到70%。”李辉预测，“我们在讲氢能产业链的时候，考虑到化工行业的庞大需求，制氢的潜力将是非常可观的。”

1874年，法国科幻小说家凡尔纳在小说《神秘岛》中写道：“总有一天，水可以被电解为氢和氧，并用作燃料，而构成水的氢和氧……将会成为供暖和照明的无限能源。”

今天，电解水制氢已从小说走进现实，成为生产绿色氢能最常见、技术最成熟的方式。所谓电解水制氢，就是在直流电作用下将水进行分解，产生氢气和氧气的过程。其生产原料主要是水和利用太阳能、‌风能等可再生能源产生的电，这意味着零排放和低碳，非常环保。

电解水制氢技术包括碱性电解水（ALK）、质子交换膜电解水（PEM）、阴离子交换膜（AEM）等技术路线。据李辉介绍，如果为这几个路线在当下的技术成熟度打分，ALK是在8分以上，PEM是在6分以上，而AEM则是在3分以上。李辉的氢辉能源当下主攻的正是PEM技术，它的主要难点在于质子交换膜。

“之前国内凡是在做这个领域的，都是需要从国外去进口而且成本非常高，还常常买不到货。”她回忆称，自己2015年刚回国时曾承担了国内燃料电池的第一条气体扩散层生产线的建设任务。当时，国内企业因为缺乏核心技术，从国外采购的气体扩散层每平米要3400元，但其原材料碳纤维的成本仅70元/平米。

过去数年间，中国的燃料电池产业取得了长足的进步，攻克了越来越多的技术难题，掌握了众多燃料电池重要部件的核心技术，生产成本也显著降低。以气体扩散层为例，国外采购成本已降至600元，连带燃料电池的每千瓦成本也从17000元降低至2000-3000元。这一切不仅得益于中国制造业的规模效应，也离不开众多科研院所、创业企业的艰苦攻关。

“氢辉也非常自豪，我们实现了双增强型质子交换膜（BriPEM）技术的突破。”李辉兴奋地说。传统的质子交换膜源自氯碱工业，厚度较大，在做电解水膜电极时易发生溶胀，降低机械性能。而采用增强型结构的氢辉质子交换膜厚度仅为传统膜的一半，机械性能显著增强，电流密度和产氢量也有所增加。同时该膜采用了低渗氢处理，将阳极氧中氢浓度从1.6%降低到0.3%，大大提高了系统的安全性。

李辉充满信心地说，这片膜可以成为行业的Game Changer。根据国内外客户的反馈，氢辉的质子交换膜技术水平已经达到国际领先。“原来需要用100片膜才能组装一个电解槽，现在用70片就够了。这也是为什么去年到今年电解槽成本能够降低接近一半的原因。”她说。

设计一张看似简单的质子交换膜，要使其性能稳定优异，需要考虑到材料的成分、微观结构的构筑、机械性能和生产工艺等多方面，走出实验室还要解决诸多工程问题。这不仅依赖于李辉深厚的电化学学术基础，还得益于她在多年工程实践中的丰富经验。

2023年1月，红杉中国参与了氢辉能源的Pre-A轮融资。谈到这次合作，李辉表示，这是一次很温暖的经历。红杉的投资人和投后赋能团队不仅在人才、法务和财务等方面提供立体的专业支持，红杉还利用其完备的新能源生态体系，为氢辉提供全球化的商业机会。

“之前很多人告诉我说投资人就是光讲回报的，会不停地催促你。但和红杉真正打过交道后，我觉得他们是真正的合伙人，是跟我们站在一条线上的人。”李辉感慨道。

“我认为，要创业的话，一定要喜欢这件事情。心里要有热爱，要有激情，你才能坚持下去。”李辉最后强调，创业者心理要强大，对自己有足够的信心，不要总是内耗，精神层面一定要抓大放小。