燃料電池潔凈、高效，被譽(yù)為“21世紀(jì)理想的發(fā)電技術(shù)”，在能源、交通等領(lǐng)域展示了廣闊的應(yīng)用前景。自上世紀(jì)60年代以來，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱大連化物所）一直在燃料電池技術(shù)領(lǐng)域開展研發(fā)工作，是國內(nèi)最早開展燃料電池技術(shù)研究的科研機(jī)構(gòu)之一，也是國內(nèi)在該領(lǐng)域科研力量最為雄厚的科研單位之一。50多年來，大連化物所面向國家戰(zhàn)略需求，承擔(dān)了國家、中科院和企業(yè)合作等重大科技項(xiàng)目，從最初的航天飛船主電源到面向陸、海、空、天的應(yīng)用，大連化物所燃料電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)矢志不移，走出了一條自主創(chuàng)新的燃料電池技術(shù)發(fā)展之路，對我國燃料電池發(fā)展發(fā)揮了引領(lǐng)作用。
堅(jiān)守創(chuàng)新
開啟燃料電池發(fā)展之路
上世紀(jì)50年代末，美國和蘇聯(lián)展開了以月球探測為中心的空間競賽，掀起了第一次探月高潮，氫氧燃料電池技術(shù)成為航天電源研發(fā)的熱點(diǎn)。上世紀(jì)60年代中期，針對我國航天飛船的能源需求，大連化物所開始進(jìn)行堿性燃料電池的研究工作，朱葆琳、袁權(quán)、衣寶廉等在國內(nèi)首次研制成功兩型氫氧燃料電池樣機(jī)，形成了100多人的研究團(tuán)隊(duì)，開啟了大連化物所燃料電池研究開發(fā)之路。
1967年，大連化物所接到為我國“曙光一號”主宇宙飛船研究主能源氫氧燃料電池的任務(wù)，當(dāng)時研究生畢業(yè)留所工作的衣寶廉正好有機(jī)會參與其中，并從此與燃料電池研究結(jié)下了不解之緣。
1969年，衣寶廉承擔(dān)起航天飛船主電源燃料電池的研究工作，成為當(dāng)時最年輕的研究題目組負(fù)責(zé)人。1970—1978年，衣寶廉與朱葆琳、袁權(quán)等帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)從無到有、艱苦攻關(guān)，自主設(shè)計(jì)制造出我國第一臺堿性燃料電池，獲得了國防科工委科技進(jìn)步獎。在研制航天氫氧燃料電池的同時，大連化物所還承擔(dān)了大功率、堿循環(huán)的水下用燃料電池的研制任務(wù)，并于1975—1976年組裝出20千瓦的燃料電池本體。
1978年，由于國家重大項(xiàng)目調(diào)整，燃料電池項(xiàng)目被中斷暫停，100多人的研究團(tuán)隊(duì)也隨之解散，而衣寶廉卻堅(jiān)定地看好燃料電池的發(fā)展前景，毅然留下來繼續(xù)研究，這一留就是幾十年。衣寶廉院士后來回憶說：“作為研究人員要能坐冷板凳，我認(rèn)為燃料電池對國家有用，我們不應(yīng)該不做，所以我就留下來了?！迸c他一起留下來的還有五六位同志。從1978年到1988年的十年間，衣寶廉煞費(fèi)苦心找經(jīng)費(fèi)、找項(xiàng)目、找支持，他的努力不僅讓燃料電池的研究得以持續(xù)，同時還培養(yǎng)和儲備了一大批優(yōu)秀的科研人才。
上世紀(jì)90年代初，全球各地重新掀起了燃料電池的研發(fā)熱潮，我國也開始大力支持燃料電池的研發(fā)。其后，大連化物所開始了熔融碳酸鹽、固體氧化物燃料電池等的研發(fā)。經(jīng)過20多年的堅(jiān)守與創(chuàng)新，大連化物所奠定了全面發(fā)展燃料電池技術(shù)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
勇?lián)厝?/p>
引領(lǐng)我國燃料電池技術(shù)發(fā)展
上世紀(jì)90年代末，我國將車用燃料電池技術(shù)和燃料電池汽車列入重大研究計(jì)劃，大連化物所牽頭承擔(dān)了多項(xiàng)重大研究任務(wù)。1998年12月，考慮到燃料電池工作發(fā)展的需要，所里及時進(jìn)行調(diào)整，成立了燃料電池研究室（對外稱燃料電池工程中心）。從此，衣寶廉、張華民、明平文等帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在“九五”“十五”期間承擔(dān)了科技部、中科院部署的燃料電池重大項(xiàng)目，圍繞燃料電池技術(shù)發(fā)展取得了可喜的研究成果。
1997年，大連化物所質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)研發(fā)得到了科技部“九五”攻關(guān)項(xiàng)目、中科院“九五”重大項(xiàng)目的資助，經(jīng)過幾年攻關(guān)，成功組裝了30千瓦質(zhì)子交換膜燃料電池組。2001年，采用大連化物所燃料電池系統(tǒng)的我國首臺燃料電池中巴車在湖北十堰成功完成行車試驗(yàn)，引起了國內(nèi)企業(yè)界的高度關(guān)注。在此基礎(chǔ)上，大連化物所聯(lián)合5家企業(yè)發(fā)起設(shè)立了“大連新源動力股份有限公司”（以下簡稱新源動力），成為我國首家致力于燃料電池產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)。2006年，上海汽車集團(tuán)成為新源動力第一大股東，加快了燃料電池技術(shù)在車用領(lǐng)域的研發(fā)和應(yīng)用進(jìn)程。
“十五”期間，大連化物所承擔(dān)了“863”電動汽車重大專項(xiàng)“燃料電池發(fā)動機(jī)”項(xiàng)目和中科院知識創(chuàng)新工程重大項(xiàng)目“大功率質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)動機(jī)及氫源技術(shù)”等重大項(xiàng)目，與新源動力、中科院電工研究所、中科院沈陽自動化研究所、中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所及浙江大學(xué)、清華大學(xué)等單位合作，開發(fā)出我國第一臺100千瓦燃料電池城市客車，提高了我國燃料電池技術(shù)在國際上的地位和影響。
持續(xù)創(chuàng)新
推進(jìn)燃料電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用
“十一五”開始，我國進(jìn)一步推進(jìn)燃料電池技術(shù)的示范應(yīng)用，將燃料電池技術(shù)列為科技創(chuàng)新的重要發(fā)展方向。大連化物所連續(xù)承擔(dān)了“863”“973”、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等國家重大項(xiàng)目。
在質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)創(chuàng)新和示范應(yīng)用方面，大連化物所聯(lián)合新源動力，在國家項(xiàng)目的支持下，成功開展了車用質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)在北京奧運(yùn)會、上海世博會、2014年新能源汽車萬里行等活動中的示范應(yīng)用。邵志剛團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新一代氫空燃料電池電堆比功率等達(dá)到了國際先進(jìn)水平。2013年，習(xí)近平總書記視察大連時，大連化物所研發(fā)的新一代車用氫空燃料電池發(fā)動機(jī)參加了展示匯報。2016年，大連化物所牽頭聯(lián)合國內(nèi)22家優(yōu)勢單位承擔(dān)的燃料電池國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目啟動；2017年，搭載新源動力質(zhì)子交換膜燃料電池電堆的上汽“大通V80客車”在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)；2018年，新一代金屬板質(zhì)子交換膜燃料電池電堆通過專利技術(shù)實(shí)施許可，在安徽明天氫能公司建立了金屬板質(zhì)子交換膜燃料電池電堆自動化生產(chǎn)線。同時，邵志剛團(tuán)隊(duì)在質(zhì)子交換膜燃料電池的其他應(yīng)用領(lǐng)域中的工作也取得了重要進(jìn)展，2012年實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)首架氫燃料電池?zé)o人機(jī)的成功試飛，2013年研制出國內(nèi)首套60千瓦氫氧燃料電池工程樣機(jī)，2016年實(shí)現(xiàn)了我國首架燃料電池有人駕駛飛機(jī)的成功試飛。
直接醇類燃料電池是大連化物所在燃料電池研究方面的又一重要方向。“十一五”至“十二五”期間，孫公權(quán)團(tuán)隊(duì)在民用技術(shù)取得突破的基礎(chǔ)上，研制了國內(nèi)首套25W、50W、200W系列產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了工程應(yīng)用，填補(bǔ)了我國高比能移動電源的空白。同時，醇類燃料電池研究組在金屬燃料電池方面也實(shí)現(xiàn)了鎂空、鋅空、鋁空等燃料電池技術(shù)的工程應(yīng)用。近年來，研究團(tuán)隊(duì)在推進(jìn)直接甲醇燃料電池技術(shù)轉(zhuǎn)化和應(yīng)用的同時，還拓展了高溫甲醇燃料電池、廣譜燃料電池等重要研究方向，承擔(dān)了多項(xiàng)國家和中科院重大任務(wù)，為發(fā)展我國潔凈能源新興產(chǎn)業(yè)、滿足國家重大需求奠定了新的技術(shù)和發(fā)展基礎(chǔ)。
作者簡介：
袁秀忠，1967年生于重慶市，高級工程師，大連化物所燃料電池研究部辦公室主任。
孫海，1975年生于遼寧省，研究員、博士、博士生導(dǎo)師。現(xiàn)任大連化物所燃料電池研究部醇類燃料電池及復(fù)合電能源研究中心主任。
邵志剛，1969年生于山西省，研究員、博士、博士生導(dǎo)師?，F(xiàn)任大連化物所燃料電池研究部部長，中國能源研究會燃料電池專業(yè)委員會副主任委員。
