中國燃料電池工程中心：潛艇的上佳候選電源

奮斗在燃料電池產(chǎn)業(yè)化變革前夜

燃料電池是各國政府和公司投資開發(fā)的熱點(diǎn)，正處在產(chǎn)業(yè)化前夜。為了在燃料電池這一戰(zhàn)略要地的爭(zhēng)奪中不落后于發(fā)達(dá)國家，我國采取了一系列舉措，其中重要的一步，便是成立燃料電池及氫源技術(shù)國家工程研究中心。

在能源領(lǐng)域，有一項(xiàng)技術(shù)讓世界各國既滿懷期待又惴惴不安。

這個(gè)群雄逐鹿的大熱門便是燃料電池。它就像一部未解的武功秘籍，各大高手都在為其挖空心思，但還沒有誰能真正參透。

燃料電池之所以成為兵家必爭(zhēng)之技術(shù)，是因?yàn)橐坏┱l率先將其產(chǎn)業(yè)化，便意味著誰搶先引爆了能源領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。誰都擔(dān)心萬一有人率先用上了“洋槍”，自己還在后面耍大刀。因此，對(duì)于燃料電池的研發(fā)，各國都不敢怠慢。

在業(yè)內(nèi)人士看來，研發(fā)和試用多年的燃料電池目前正處在產(chǎn)業(yè)化變革的前夜。我國在這一領(lǐng)域的頂尖團(tuán)隊(duì)——燃料電池及氫源技術(shù)國家工程研究中心(以下簡(jiǎn)稱工程中心)正在加緊奮戰(zhàn)，迎接燃料電池時(shí)代的黎明。

電池中的“發(fā)電廠”

近日，一條關(guān)于燃料電池的消息再次引發(fā)關(guān)注。據(jù)報(bào)道，豐田汽車公司在即將舉辦的德國法蘭克福車展上發(fā)布新一代燃料電池車技術(shù)。

不久前，國家主席習(xí)近平在大連高新區(qū)參觀的幾款代表性高技術(shù)產(chǎn)品當(dāng)中，就包括車用氫燃料電池系統(tǒng)。值得一提的是，習(xí)近平參觀的燃料電池，便是工程中心的“作品”。

燃料電池為何這樣紅？簡(jiǎn)單地講，燃料電池是將燃料具有的化學(xué)能直接變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置。燃料和空氣分別送進(jìn)燃料電池，電就被生產(chǎn)出來。它從外表上看似一個(gè)蓄電池，但實(shí)質(zhì)上卻是一個(gè)“發(fā)電廠”。

對(duì)于燃料電池的獨(dú)特性，工程中心某項(xiàng)目主管付宇介紹：“傳統(tǒng)技術(shù)是通過燃燒先將能源轉(zhuǎn)化為熱能，再由熱能轉(zhuǎn)化為電能或機(jī)械能。而燃料電池則是通過電化學(xué)，僅需一步便將燃料轉(zhuǎn)化為電能，中間不經(jīng)過燃燒過程，轉(zhuǎn)化效率大大提高。”

此外，燃料電池啟動(dòng)速度快，而且由于不經(jīng)過燃燒，還可有效避免大量排放有害物質(zhì)。

目前，燃料電池是各國政府和公司投資開發(fā)的熱點(diǎn)，正處在產(chǎn)業(yè)化前夜。各經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國對(duì)燃料電池項(xiàng)目投入巨資，正在加緊推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。燃料電池不僅是未來電動(dòng)汽車、潛艇的上佳候選電源，還可廣泛用作通信中型站后備電源、移動(dòng)式電源、家用電站、單兵電源等，另外在航空航天等領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景。

在新世紀(jì)的第二個(gè)10年，燃料電池技術(shù)商業(yè)化也進(jìn)入最重要的階段。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)化開始的節(jié)點(diǎn)將會(huì)在2015年前后，全球各大汽車公司也將燃料電池汽車商業(yè)化的時(shí)間確定在2015年左右。大連化物所托起工程中心

在上述行業(yè)形勢(shì)下，為了在燃料電池這一戰(zhàn)略要地的爭(zhēng)奪中不落后于發(fā)達(dá)國家，我國采取了一系列舉措。其中重要的一步，便是成立燃料電池及氫源技術(shù)國家工程研究中心。

工程中心并非憑空而起，而是孕育多年的水到渠成。

2001年4月，由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(以下簡(jiǎn)稱大連化物所)聯(lián)合蘭州長城電工股份有限公司、浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司和新大洲控股股份有限公司等單位發(fā)起，成立了我國第一家致力于燃料電池產(chǎn)業(yè)化的股份制企業(yè)——新源動(dòng)力股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱新源動(dòng)力)。在此基礎(chǔ)上，2006年燃料電池及氫源技術(shù)國家工程研究中心獲得國家發(fā)展改革委正式授牌。2007年，工程中心獲得國內(nèi)大汽車公司上海汽車集團(tuán)股份有限公司的投資。

工程中心的成立和成長獲得了大連化物所的大力支持。工程中心主任明平文便是當(dāng)年大連化物所的骨干，也是創(chuàng)辦工程中心的元老。該中心的核心技術(shù)成員也大多來自大連化物所。

在新源動(dòng)力成立之初，大連化物所就給了其“第一推力”，將多項(xiàng)技術(shù)轉(zhuǎn)移過來。此后，大連化物所還給予了人才、技術(shù)、設(shè)備等方面的持續(xù)支持，奠定了工程中心的科研基礎(chǔ)。

據(jù)介紹，工程中心目前大約350項(xiàng)的專利技術(shù)中，來自大連化物所的就有100項(xiàng)左右。

為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)，滿足市場(chǎng)需求，工程中心采取企業(yè)化運(yùn)作模式，這對(duì)來自科研院所的創(chuàng)業(yè)者而言，是一段艱難的探索、轉(zhuǎn)型和奮斗歷程。

科研院所的研究者更多關(guān)注的是科學(xué)上的新發(fā)現(xiàn)，而企業(yè)對(duì)研發(fā)人員的要求則是利用技術(shù)來滿足市場(chǎng)需要，這是兩種不同的思維模式。

更何況，對(duì)于各國而言，燃料電池的產(chǎn)業(yè)化壁壘都尚難逾越。“燃料電池還處在研發(fā)和試用階段，性能、壽命、成本等難題還未完全克服。在這一領(lǐng)域還沒有真正成功產(chǎn)業(yè)化的先例。”同樣來自大連化物所的工程中心副總工程師邢丹敏對(duì)《中國科學(xué)報(bào)》記者表示。

為了能夠高效推進(jìn)燃料電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，工程中心引入企業(yè)化管理模式，并通過項(xiàng)目制來打通各部門，使各個(gè)單元有效協(xié)作。

苦寒終迎梅花開

創(chuàng)業(yè)雖難，但那種興奮感也令明平文記憶猶新。

建造低溫實(shí)驗(yàn)室需要幾千萬元的投資，在2008年，這對(duì)工程中心而言是難以承受之重。但燃料電池低溫啟動(dòng)的難題必須攻克，于是明平文便和團(tuán)隊(duì)成員在一個(gè)零下十幾度的深夜，在寒風(fēng)中完成了我國燃料電池的首次低溫啟動(dòng)。

借助以大連化物所為依托的技術(shù)底蘊(yùn)，經(jīng)過堅(jiān)持不懈的艱苦奮斗，工程中心終于陸續(xù)迎來了多項(xiàng)成果。

2008年，搭載工程中心燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的燃料電池轎車圓滿完成了科技奧運(yùn)燃料電池車示范運(yùn)行，成功服務(wù)于北京奧運(yùn)會(huì)。燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)在奧運(yùn)會(huì)和殘奧會(huì)期間零故障的表現(xiàn)，得到各界好評(píng)。

憑借雄厚的技術(shù)實(shí)力，2009年工程中心贏得了聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署(UNDP)在上海示范項(xiàng)目的合同，并取得2010年上海世博會(huì)燃料電池示范車新增發(fā)動(dòng)機(jī)超過75%的訂單。

2011年，在德國舉行的第十一屆必比登挑戰(zhàn)賽上，搭載工程中心燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的轎車參加了此次比賽的各項(xiàng)角逐，取得了4A的優(yōu)異成績(jī)，總分位列樣車組第三，僅次于豐田和奧迪，是國內(nèi)燃料電池汽車參加必比登挑戰(zhàn)賽以來取得的最好成績(jī)。

工程中心還承擔(dān)了“863”計(jì)劃重大專項(xiàng)——車用燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、國產(chǎn)關(guān)鍵材料燃料電池電堆、增強(qiáng)型復(fù)合質(zhì)子交換膜、重整氣電站等課題，在燃料電池基礎(chǔ)研究方面成績(jī)顯著，推進(jìn)了燃料電池關(guān)鍵材料國產(chǎn)化進(jìn)程。

作為前期成果的延續(xù)，“十二五”期間，工程中心繼續(xù)承擔(dān)、參與了4項(xiàng)包括面向示范及下一代燃料電池系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)等“863”、“973”計(jì)劃項(xiàng)目，繼續(xù)為發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的燃料電池技術(shù)貢獻(xiàn)力量。

此外，在國家發(fā)展改革委的支持和引導(dǎo)下，工程中心的二期建設(shè)項(xiàng)目——工程中心創(chuàng)新能力建設(shè)項(xiàng)目于2013年上半年正式啟動(dòng)，項(xiàng)目建成后工程中心將具備燃料電池技術(shù)領(lǐng)域全行業(yè)公共服務(wù)能力和燃料電池工程技術(shù)驗(yàn)證能力，為行業(yè)產(chǎn)業(yè)化提供全面的技術(shù)、咨詢和公共技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái)服務(wù)。