作者:王庆 来源:中国科学报 发布时间:2013-9-10
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奋斗在燃料电池产业化变革前夜

 
▲燃料电池核心部件开发
 


▲装载工程中心燃料电池的汽车在美国加州进行试运行
 
图片来源:燃料电池及氢源技术国家工程研究中心
 
燃料电池是各国政府和公司投资开发的热点,正处在产业化前夜。为了在燃料电池这一战略要地的争夺中不落后于发达国家,我国采取了一系列举措,其中重要的一步,便是成立燃料电池及氢源技术国家工程研究中心。
 
■本报记者 王庆
 
在能源领域,有一项技术让世界各国既满怀期待又惴惴不安。
 
这个群雄逐鹿的大热门便是燃料电池。它就像一部未解的武功秘籍,各大高手都在为其挖空心思,但还没有谁能真正参透。
 
燃料电池之所以成为兵家必争之技术,是因为一旦谁率先将其产业化,便意味着谁抢先引爆了能源领域的一场革命。谁都担心万一有人率先用上了“洋枪”,自己还在后面耍大刀。因此,对于燃料电池的研发,各国都不敢怠慢。
 
在业内人士看来,研发和试用多年的燃料电池目前正处在产业化变革的前夜。我国在这一领域的顶尖团队——燃料电池及氢源技术国家工程研究中心(以下简称工程中心)正在加紧奋战,迎接燃料电池时代的黎明。
 
电池中的“发电厂”
 
近日,一条关于燃料电池的消息再次引发关注。据报道,丰田汽车公司在即将举办的德国法兰克福车展上发布新一代燃料电池车技术。
 
不久前,国家主席习近平在大连高新区参观的几款代表性高技术产品当中,就包括车用氢燃料电池系统。值得一提的是,习近平参观的燃料电池,便是工程中心的“作品”。
 
燃料电池为何这样红?简单地讲,燃料电池是将燃料具有的化学能直接变为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池,电就被生产出来。它从外表上看似一个蓄电池,但实质上却是一个“发电厂”。
 
对于燃料电池的独特性,工程中心某项目主管付宇介绍:“传统技术是通过燃烧先将能源转化为热能,再由热能转化为电能或机械能。而燃料电池则是通过电化学,仅需一步便将燃料转化为电能,中间不经过燃烧过程,转化效率大大提高。”
 
此外,燃料电池启动速度快,而且由于不经过燃烧,还可有效避免大量排放有害物质。
 
目前,燃料电池是各国政府和公司投资开发的热点,正处在产业化前夜。各经济强国对燃料电池项目投入巨资,正在加紧推进产业化规模生产。燃料电池不仅是未来电动汽车、潜艇的上佳候选电源,还可广泛用作通信中型站后备电源、移动式电源、家用电站、单兵电源等,另外在航空航天等领域也具有广阔的应用前景。
 
在新世纪的第二个10年,燃料电池技术商业化也进入最重要的阶段。业内普遍认为燃料电池汽车产业化开始的节点将会在2015年前后,全球各大汽车公司也将燃料电池汽车商业化的时间确定在2015年左右。
 
大连化物所托起工程中心
 
在上述行业形势下,为了在燃料电池这一战略要地的争夺中不落后于发达国家,我国采取了一系列举措。其中重要的一步,便是成立燃料电池及氢源技术国家工程研究中心。
 
工程中心并非凭空而起,而是孕育多年的水到渠成。
 
2001年4月,由中国科学院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所)联合兰州长城电工股份有限公司、浙江南都电源动力股份有限公司和新大洲控股股份有限公司等单位发起,成立了我国第一家致力于燃料电池产业化的股份制企业——新源动力股份有限公司(以下简称新源动力)。在此基础上,2006年燃料电池及氢源技术国家工程研究中心获得国家发展改革委正式授牌。2007年,工程中心获得国内大汽车公司上海汽车集团股份有限公司的投资。
 
工程中心的成立和成长获得了大连化物所的大力支持。工程中心主任明平文便是当年大连化物所的骨干,也是创办工程中心的元老。该中心的核心技术成员也大多来自大连化物所。
 
在新源动力成立之初,大连化物所就给了其“第一推力”,将多项技术转移过来。此后,大连化物所还给予了人才、技术、设备等方面的持续支持,奠定了工程中心的科研基础。
 
据介绍,工程中心目前大约350项的专利技术中,来自大连化物所的就有100项左右。
 
为实现产业化目标,满足市场需求,工程中心采取企业化运作模式,这对来自科研院所的创业者而言,是一段艰难的探索、转型和奋斗历程。
 
科研院所的研究者更多关注的是科学上的新发现,而企业对研发人员的要求则是利用技术来满足市场需要,这是两种不同的思维模式。
 
更何况,对于各国而言,燃料电池的产业化壁垒都尚难逾越。“燃料电池还处在研发和试用阶段,性能、寿命、成本等难题还未完全克服。在这一领域还没有真正成功产业化的先例。”同样来自大连化物所的工程中心副总工程师邢丹敏对《中国科学报》记者表示。
 
为了能够高效推进燃料电池的研发和产业化,工程中心引入企业化管理模式,并通过项目制来打通各部门,使各个单元有效协作。
 
苦寒终迎梅花开
 
创业虽难,但那种兴奋感也令明平文记忆犹新。
 
建造低温实验室需要几千万元的投资,在2008年,这对工程中心而言是难以承受之重。但燃料电池低温启动的难题必须攻克,于是明平文便和团队成员在一个零下十几度的深夜,在寒风中完成了我国燃料电池的首次低温启动。
 
借助以大连化物所为依托的技术底蕴,经过坚持不懈的艰苦奋斗,工程中心终于陆续迎来了多项成果。
 
2008年,搭载工程中心燃料电池发动机系统的燃料电池轿车圆满完成了科技奥运燃料电池车示范运行,成功服务于北京奥运会。燃料电池发动机在奥运会和残奥会期间零故障的表现,得到各界好评。
 
凭借雄厚的技术实力,2009年工程中心赢得了联合国开发计划署(UNDP)在上海示范项目的合同,并取得2010年上海世博会燃料电池示范车新增发动机超过75%的订单。
 
2011年,在德国举行的第十一届必比登挑战赛上,搭载工程中心燃料电池发动机系统的轿车参加了此次比赛的各项角逐,取得了4A的优异成绩,总分位列样车组第三,仅次于丰田和奥迪,是国内燃料电池汽车参加必比登挑战赛以来取得的最好成绩。
 
工程中心还承担了“863”计划重大专项——车用燃料电池发动机、国产关键材料燃料电池电堆、增强型复合质子交换膜、重整气电站等课题,在燃料电池基础研究方面成绩显著,推进了燃料电池关键材料国产化进程。
 
作为前期成果的延续,“十二五”期间,工程中心继续承担、参与了4项包括面向示范及下一代燃料电池系统技术开发等“863”、“973”计划项目,继续为发展具有自主知识产权的燃料电池技术贡献力量。
 
此外,在国家发展改革委的支持和引导下,工程中心的二期建设项目——工程中心创新能力建设项目于2013年上半年正式启动,项目建成后工程中心将具备燃料电池技术领域全行业公共服务能力和燃料电池工程技术验证能力,为行业产业化提供全面的技术、咨询和公共技术验证平台服务。
 
《中国科学报》 (2013-09-10 第8版 平台)
 
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