中國燃料電池工程中心：潛艇的上佳候選電源

孤寂如雲

燃料電池核心部件開發（圖片來源：燃料電池及氫源技術國家工程研究中心）

裝載工程中心燃料電池的汽車在美國加州進行試運行（圖片來源：燃料電池及氫源技術國家工程研究中心）

奮鬥在燃料電池產業化變革前夜

燃料電池是各國政府和公司投資開發的熱點，正處在產業化前夜。為了在燃料電池這一戰略要地的爭奪中不落後於發達國家，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國家工程研究中心。

在能源領域，有一項技術讓世界各國既滿懷期待又惴惴不安。

這個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之技術，是因為一旦誰率先將其產業化，便意味著誰搶先引爆了能源領域的一場革命。誰都擔心萬一有人率先用上了“洋槍”，自己還在後面耍大刀。因此，對於燃料電池的研發，各國都不敢怠慢。

在業內人士看來，研發和試用多年的燃料電池目前正處在產業化變革的前夜。我國在這一領域的頂尖團隊——燃料電池及氫源技術國家工程研究中心（以下簡稱工程中心）正在加緊奮戰，迎接燃料電池時代的黎明。


電池中的“發電廠”

近日，一條關於燃料電池的消息再次引發關注。據報道，豐田汽車公司在即將舉辦的德國法蘭克福車展上發布新一代燃料電池車技術。

不久前，國家主席習近平在大連高新區參觀的幾款代表性高技術產品當中，就包括車用氫燃料電池系統。值得一提的是，習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？簡單地講，燃料電池是將燃料具有的化學能直接變為電能的發電裝置。燃料和空氣分別送進燃料電池，電就被生產出來。它從外表上看似一個蓄電池，但實質上卻是一個“發電廠”。

對於燃料電池的獨特性，工程中心某項目主管付宇介紹：“傳統技術是通過燃燒先將能源轉化為熱能，再由熱能轉化為電能或機械能。而燃料電池則是通過電化學，僅需一步便將燃料轉化為電能，中間不經過燃燒過程，轉化效率大大提高。”

此外，燃料電池啟動速度快，而且由於不經過燃燒，還可有效避免大量排放有害物質。

目前，燃料電池是各國政府和公司投資開發的熱點，正處在產業化前夜。各經濟強國對燃料電池項目投入巨資，正在加緊推進產業化規模生產。燃料電池不僅是未來電動汽車、潛艇的上佳候選電源，還可廣泛用作通信中型站後備電源、移動式電源、家用電站、單兵電源等，另外在航空航天等領域也具有廣闊的應用前景。

在新世紀的第二個10年，燃料電池技術商業化也進入最重要的階段。業內普遍認為燃料電池汽車產業化開始的節點將會在2015年前後，全球各大汽車公司也將燃料電池汽車商業化的時間確定在2015年左右。大連化物所托起工程中心

在上述行業形勢下，為了在燃料電池這一戰略要地的爭奪中不落後於發達國家，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國家工程研究中心。

工程中心並非憑空而起，而是孕育多年的水到渠成。

2001年4月，由中國科學院大連化學物理研究所(以下簡稱大連化物所)聯合蘭州長城電工股份有限公司、浙江南都電源動力股份有限公司和新大洲控股股份有限公司等單位發起，成立了我國第一家致力於燃料電池產業化的股份制企業——新源動力股份有限公司（以下簡稱新源動力）。在此基礎上，2006年燃料電池及氫源技術國家工程研究中心獲得國家發展改革委正式授牌。2007年，工程中心獲得國內大汽車公司上海汽車集團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年大連化物所的骨幹，也是創辦工程中心的元老。該中心的核心技術成員也大多來自大連化物所。

在新源動力成立之初，大連化物所就給了其“第一推力”，將多項技術轉移過來。此後，大連化物所還給予了人才、技術、設備等方面的持續支持，奠定了工程中心的科研基礎。

據介紹，工程中心目前大約350項的專利技術中，來自大連化物所的就有100項左右。

為實現產業化目標，滿足市場需求，工程中心采取企業化運作模式，這對來自科研院所的創業者而言，是一段艱難的探索、轉型和奮鬥歷程。

科研院所的研究者更多關注的是科學上的新發現，而企業對研發人員的要求則是利用技術來滿足市場需要，這是兩種不同的思維模式。

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

為了能夠高效推進燃料電池的研發和產業化，工程中心引入企業化管理模式，並通過項目制來打通各部門，使各個單元有效協作。


苦寒終迎梅花開

創業雖難，但那種興奮感也令明平文記憶猶新。

建造低溫實驗室需要幾千萬元的投資，在2008年，這對工程中心而言是難以承受之重。但燃料電池低溫啟動的難題必須攻克，於是明平文便和團隊成員在一個零下十幾度的深夜，在寒風中完成了我國燃料電池的首次低溫啟動。

借助以大連化物所為依托的技術底蘊，經過堅持不懈的艱苦奮鬥，工程中心終於陸續迎來了多項成果。

2008年，搭載工程中心燃料電池發動機系統的燃料電池轎車圓滿完成了科技奧運燃料電池車示範運行，成功服務於北京奧運會。燃料電池發動機在奧運會和殘奧會期間零故障的表現，得到各界好評。

憑借雄厚的技術實力，2009年工程中心贏得了聯合國開發計劃署(UNDP)在上海示範項目的合同，並取得2010年上海世博會燃料電池示範車新增發動機超過75%的訂單。

2011年，在德國舉行的第十一屆必比登挑戰賽上，搭載工程中心燃料電池發動機系統的轎車參加了此次比賽的各項角逐，取得了4A的優異成績，總分位列樣車組第三，僅次於豐田和奧迪，是國內燃料電池汽車參加必比登挑戰賽以來取得的最好成績。

工程中心還承擔了“863”計劃重大專項——車用燃料電池發動機、國產關鍵材料燃料電池電堆、增強型復合質子交換膜、重整氣電站等課題，在燃料電池基礎研究方面成績顯著，推進了燃料電池關鍵材料國產化進程。

作為前期成果的延續，“十二五”期間，工程中心繼續承擔、參與了4項包括面向示範及下一代燃料電池系統技術開發等“863”、“973”計劃項目，繼續為發展具有自主知識產權的燃料電池技術貢獻力量。

此外，在國家發展改革委的支持和引導下，工程中心的二期建設項目——工程中心創新能力建設項目於2013年上半年正式啟動，項目建成後工程中心將具備燃料電池技術領域全行業公共服務能力和燃料電池工程技術驗證能力，為行業產業化提供全面的技術、咨詢和公共技術驗證平台服務。

中國科學報