矢志不移勤耕耘 风劲扬帆续征程

2019年06月04日  科学网
 
 
矢志不移勤耕耘 风劲扬帆续征程
——记中科院大连化物所燃料电池技术发展之路

 

■袁秀忠 孙海 邵志刚

燃料电池洁净、高效,被誉为“21世纪理想的发电技术”,在能源、交通等领域展示了广阔的应用前景。自上世纪60年代以来,中国科学院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所)一直在燃料电池技术领域开展研发工作,是国内最早开展燃料电池技术研究的科研机构之一,也是国内在该领域科研力量最为雄厚的科研单位之一。50多年来,大连化物所面向国家战略需求,承担了国家、中科院和企业合作等重大科技项目,从最初的航天飞船主电源到面向陆、海、空、天的应用,大连化物所燃料电池研发团队矢志不移,走出了一条自主创新的燃料电池技术发展之路,对我国燃料电池发展发挥了引领作用。

坚守创新

开启燃料电池发展之路

上世纪50年代末,美国和苏联展开了以月球探测为中心的空间竞赛,掀起了第一次探月高潮,氢氧燃料电池技术成为航天电源研发的热点。上世纪60年代中期,针对我国航天飞船的能源需求,大连化物所开始进行碱性燃料电池的研究工作,朱葆琳、袁权、衣宝廉等在国内首次研制成功两型氢氧燃料电池样机,形成了100多人的研究团队,开启了大连化物所燃料电池研究开发之路。

1967年,大连化物所接到为我国“曙光一号”主宇宙飞船研究主能源氢氧燃料电池的任务,当时研究生毕业留所工作的衣宝廉正好有机会参与其中,并从此与燃料电池研究结下了不解之缘。

1969年,衣宝廉承担起航天飞船主电源燃料电池的研究工作,成为当时最年轻的研究题目组负责人。1970—1978年,衣宝廉与朱葆琳、袁权等带领团队从无到有、艰苦攻关,自主设计制造出我国第一台碱性燃料电池,获得了国防科工委科技进步奖。在研制航天氢氧燃料电池的同时,大连化物所还承担了大功率、碱循环的水下用燃料电池的研制任务,并于1975—1976年组装出20千瓦的燃料电池本体。

1978年,由于国家重大项目调整,燃料电池项目被中断暂停,100多人的研究团队也随之解散,而衣宝廉却坚定地看好燃料电池的发展前景,毅然留下来继续研究,这一留就是几十年。衣宝廉院士后来回忆说:“作为研究人员要能坐冷板凳,我认为燃料电池对国家有用,我们不应该不做,所以我就留下来了。”与他一起留下来的还有五六位同志。从1978年到1988年的十年间,衣宝廉煞费苦心找经费、找项目、找支持,他的努力不仅让燃料电池的研究得以持续,同时还培养和储备了一大批优秀的科研人才。

上世纪90年代初,全球各地重新掀起了燃料电池的研发热潮,我国也开始大力支持燃料电池的研发。其后,大连化物所开始了熔融碳酸盐、固体氧化物燃料电池等的研发。经过20多年的坚守与创新,大连化物所奠定了全面发展燃料电池技术的坚实基础。

勇担重任

引领我国燃料电池技术发展

上世纪90年代末,我国将车用燃料电池技术和燃料电池汽车列入重大研究计划,大连化物所牵头承担了多项重大研究任务。1998年12月,考虑到燃料电池工作发展的需要,所里及时进行调整,成立了燃料电池研究室(对外称燃料电池工程中心)。从此,衣宝廉、张华民、明平文等带领团队在“九五”“十五”期间承担了科技部、中科院部署的燃料电池重大项目,围绕燃料电池技术发展取得了可喜的研究成果。

1997年,大连化物所质子交换膜燃料电池技术研发得到了科技部“九五”攻关项目、中科院“九五”重大项目的资助,经过几年攻关,成功组装了30千瓦质子交换膜燃料电池组。2001年,采用大连化物所燃料电池系统的我国首台燃料电池中巴车在湖北十堰成功完成行车试验,引起了国内企业界的高度关注。在此基础上,大连化物所联合5家企业发起设立了“大连新源动力股份有限公司”(以下简称新源动力),成为我国首家致力于燃料电池产业化的企业。2006年,上海汽车集团成为新源动力第一大股东,加快了燃料电池技术在车用领域的研发和应用进程。

“十五”期间,大连化物所承担了“863”电动汽车重大专项“燃料电池发动机”项目和中科院知识创新工程重大项目“大功率质子交换膜燃料电池发动机及氢源技术”等重大项目,与新源动力、中科院电工研究所、中科院沈阳自动化研究所、中科院上海微系统与信息技术研究所及浙江大学、清华大学等单位合作,开发出我国第一台100千瓦燃料电池城市客车,提高了我国燃料电池技术在国际上的地位和影响。

持续创新

推进燃料电池技术的产业化和应用

“十一五”开始,我国进一步推进燃料电池技术的示范应用,将燃料电池技术列为科技创新的重要发展方向。大连化物所连续承担了“863”“973”、国家重点研发计划等国家重大项目。

在质子交换膜燃料电池技术创新和示范应用方面,大连化物所联合新源动力,在国家项目的支持下,成功开展了车用质子交换膜燃料电池技术在北京奥运会、上海世博会、2014年新能源汽车万里行等活动中的示范应用。邵志刚团队研发的新一代氢空燃料电池电堆比功率等达到了国际先进水平。2013年,习近平总书记视察大连时,大连化物所研发的新一代车用氢空燃料电池发动机参加了展示汇报。2016年,大连化物所牵头联合国内22家优势单位承担的燃料电池国家重点研发计划项目启动;2017年,搭载新源动力质子交换膜燃料电池电堆的上汽“大通V80客车”在国内率先实现了量产;2018年,新一代金属板质子交换膜燃料电池电堆通过专利技术实施许可,在安徽明天氢能公司建立了金属板质子交换膜燃料电池电堆自动化生产线。同时,邵志刚团队在质子交换膜燃料电池的其他应用领域中的工作也取得了重要进展,2012年实现了国内首架氢燃料电池无人机的成功试飞,2013年研制出国内首套60千瓦氢氧燃料电池工程样机,2016年实现了我国首架燃料电池有人驾驶飞机的成功试飞。

直接醇类燃料电池是大连化物所在燃料电池研究方面的又一重要方向。“十一五”至“十二五”期间,孙公权团队在民用技术取得突破的基础上,研制了国内首套25W、50W、200W系列产品,实现了工程应用,填补了我国高比能移动电源的空白。同时,醇类燃料电池研究组在金属燃料电池方面也实现了镁空、锌空、铝空等燃料电池技术的工程应用。近年来,研究团队在推进直接甲醇燃料电池技术转化和应用的同时,还拓展了高温甲醇燃料电池、广谱燃料电池等重要研究方向,承担了多项国家和中科院重大任务,为发展我国洁净能源新兴产业、满足国家重大需求奠定了新的技术和发展基础。

作者简介:

袁秀忠,1967年生于重庆市,高级工程师,大连化物所燃料电池研究部办公室主任。

孙海,1975年生于辽宁省,研究员、博士、博士生导师。现任大连化物所燃料电池研究部醇类燃料电池及复合电能源研究中心主任。

邵志刚,1969年生于山西省,研究员、博士、博士生导师。现任大连化物所燃料电池研究部部长,中国能源研究会燃料电池专业委员会副主任委员。

《中国科学报》 (2019-06-04 第3版 综合)

 

 

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