●圍剿燃料電池系統(tǒng)的瓶頸
燃料電池作為FCEV的動(dòng)力是其核心組成部分，某種程度說燃料電池的創(chuàng)新水平，將決定著FCEV的產(chǎn)業(yè)化歷程。
有人以為燃料電池以“燃”字當(dāng)頭，是否由于燃燒資源而獲取能量的，其實(shí)不是，燃料電池是依賴其裝置中的氫氣和吸取空氣中的氧氣，通過化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。
當(dāng)代，燃料電池按照其電解質(zhì)，工作溫度和不同用途，劃分為五種類別產(chǎn)品。即堿性燃料電池（AFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、和質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC），在FCEV上幾乎全部應(yīng)用質(zhì)子交換膜燃料電池。這是因?yàn)椋核臒豳|(zhì)量效率高，在理論上達(dá)83%，實(shí)際上已接近70%，它的電堆層面均是固體結(jié)構(gòu)，在車載各種條件下，和整車相應(yīng)結(jié)構(gòu)變形時(shí)，不受振動(dòng)因素影響；它相對(duì)于其他燃料電池的工作溫度是最低的，處于40-80℃之間，對(duì)車輛的環(huán)境適應(yīng)性好；多少年來的創(chuàng)新努力，其關(guān)鍵的材料和零部件質(zhì)量與水平已取得突破性進(jìn)展，應(yīng)用條件趨于成熟，成本大大下降，很有利于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
對(duì)PEMFC來說當(dāng)前最為突出的核心技術(shù)。如碳載體的催化劑是構(gòu)成燃料電池應(yīng)用的離子導(dǎo)電性，電池密度強(qiáng)度，電化學(xué)的效率和穩(wěn)定性，以及電堆壽命有著很大關(guān)系，而催化劑上多用貴金屬，如鉑、釕，開始時(shí)，這已是四、五十年前時(shí)候，鉑用量是5mg/cm2，到上世紀(jì)90年代降到0.5mg/cm2，當(dāng)前更進(jìn)一步的降到0.2mg/cm2，日本業(yè)界稱他們的PEMFC鉑用量可降至0.1mg/cm2，這已和內(nèi)燃機(jī)排放三元催化器鉑用量相等同，近來美國業(yè)界稱擬研發(fā)不用貴金屬，用一種石墨烯或二硫化鉬材料替代，成本可大量下降，對(duì)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用很必要；如質(zhì)子交換膜，在電化學(xué)的應(yīng)用上和催化劑性質(zhì)有很多相同之處，同樣構(gòu)成關(guān)鍵因素，它和其他燃料電池的電源隔膜很大不同，它不只是一種隔膜材料，更是電解質(zhì)和電極活性物質(zhì)的基底，通常的電池隔膜是屬于多孔的，而質(zhì)子交換膜是一種可選擇性透過膜，幾乎為國際上膜企業(yè)所壟斷。近日開展的汽車論壇上，專家認(rèn)為我國對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池有了很大進(jìn)步，但關(guān)鍵材料和零部件的國產(chǎn)化率還低，現(xiàn)在在50%左右，力爭2020年達(dá)到70%，我們在一些關(guān)鍵的材料和零部件上還處于“新手”狀況，急需提升。
當(dāng)前我們的FCEV已經(jīng)歷了不短時(shí)段堅(jiān)苦努力，在科技上有了很大進(jìn)步，但在產(chǎn)業(yè)總體上仍處于萌芽狀況，專家認(rèn)為不要再犯慢步走毛病，跟隨著、分散化、同質(zhì)化老毛病，則有可能會(huì)陷入“中等收入陷阱”中，這樣可能對(duì)FCEV發(fā)展很不利。為此我們要認(rèn)真學(xué)習(xí)習(xí)總書記關(guān)于科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的重要論述。習(xí)總書記說“我們必須認(rèn)識(shí)到，從發(fā)展主導(dǎo)國家命運(yùn)的決定 性因素是社會(huì)生產(chǎn)力，和勞動(dòng)生產(chǎn)率，只有不斷的進(jìn)行科技創(chuàng)新，不斷的解放社會(huì)生產(chǎn)力，不斷的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)健康的發(fā)展，避免陷入“中等收入陷阱”。這很深切的告訴我們，創(chuàng)新科技目的是要加快轉(zhuǎn)化為社會(huì)生產(chǎn)力。為了加速發(fā)展我們的FCEV事業(yè)，必須緊緊抓住科技創(chuàng)新的“牛鼻子”，從氫能和燃料電池的核心帶，從FCEV整體的產(chǎn)業(yè)鏈特色和國情出發(fā)，大力加強(qiáng)科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力，大力加強(qiáng)對(duì)材料和核心零部件的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用，使之盡快盡好的把科技轉(zhuǎn)化為社會(huì)生產(chǎn)力和社會(huì)勞動(dòng)生產(chǎn)率上，這也可以說是實(shí)行FCEV發(fā)展供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。
這樣，我們設(shè)想是參照電動(dòng)車“三縱、三橫技術(shù)路線”，進(jìn)一步實(shí)施“三縱、三橫、三平臺(tái)的FCEV產(chǎn)業(yè)化路線”上。更多的從商業(yè)模型，也可能說是系統(tǒng)工程模型上，思考FCEV的戰(zhàn)略、策略，從整體上有效控制和實(shí)施FCEV產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的路線圖。
這里“三縱”是指：純氫能燃料電池汽車，甲醇燃料電池汽車和氫電混合燃料電池汽車，這是當(dāng)前構(gòu)成FCEV的基本結(jié)構(gòu)車型；“三橫”是指：質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)，電控及安全控制系統(tǒng)和關(guān)鍵材料和零部件系統(tǒng)，這是構(gòu)成FCEV核心技術(shù)運(yùn)作方向和基礎(chǔ)研發(fā)和應(yīng)用的要害；“三平臺(tái)”是指：國家政策引導(dǎo)和支持平臺(tái)、新型FCEV整體設(shè)計(jì)和智能化融合發(fā)展平臺(tái)和社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)平臺(tái)。在FCEV初期平臺(tái)，作用至關(guān)重要，是FCEV走向規(guī)范化發(fā)展內(nèi)涵的重大要素，這樣“三縱、三橫、三平臺(tái)”構(gòu)成了新型FCEV產(chǎn)業(yè)化系統(tǒng)工程架構(gòu)，具有綜合、生態(tài)、包容、開放、融合、可控、集成、動(dòng)態(tài)、重組、突變的能力，對(duì)建立FCEV的實(shí)體經(jīng)濟(jì)實(shí)力，建設(shè)自主品牌力，提高國際競爭力具有現(xiàn)實(shí)的可操作指導(dǎo)意義。
●氫能經(jīng)濟(jì)社會(huì)的曙光
在上世紀(jì)70年代初，世界上發(fā)生了第一次石油危機(jī)，在美國許多汽車因缺石油停駛了，電廠停電了，對(duì)人們生活和社會(huì)影響很大，于是美國通用汽車公司提出 “氫經(jīng)濟(jì)”概念，設(shè)想汽車能不能不用石油，而用氫能。在近半個(gè)世紀(jì)來氫能得到了巨大發(fā)展，即使當(dāng)前對(duì)氫能應(yīng)用還有許多重大困難，但氫能運(yùn)行的科技和生產(chǎn)力都得到全世界，包括聯(lián)合國的認(rèn)可，這成為新興能源歸宿的規(guī)律。在新世紀(jì)，人們不僅是對(duì)石油資源很感緊張，即使發(fā)現(xiàn)頁巖氣或是海底可燃冰，但總有用完的日子，更重要的是汽車的石油能源的大量燃燒排放出毒氣，形成對(duì)社會(huì)上污染，一氧化碳，碳?xì)浠衔铮趸锖蚉M2.5，以及汽車的二氧化碳排放，問題越來越突出，因此，使人們的生活和生產(chǎn)受到越來越重的傷害。舉個(gè)例子，一輛汽車每燒3.8升汽油，將向空氣排放42.3公斤二氧化碳，現(xiàn)世界上有12億輛汽車，2030年將達(dá)到23億輛汽車，如果不加嚴(yán)格治理，促使兩極的雪快速融化，有些海洋小島國家已經(jīng)被淹沒，跑出逃命，再就是多少年份后，海水上漲，包括紐約、東京、倫敦、上海……城市也會(huì)被海水淹沒，地球氣候?yàn)?zāi)害頻發(fā)，這已成為全世界各個(gè)國家的共識(shí)。去年在巴黎召開的全球氣候會(huì)議，通過了《巴黎氣候協(xié)議》，有170多國家確認(rèn)，這是繼《京都議定書》之后，第二份具有國際性法律約束的歷史性協(xié)定，中國提出按《共同但有區(qū)別責(zé)任原則》，堅(jiān)決執(zhí)行協(xié)議精神和組織實(shí)施。俗話說：“人無遠(yuǎn)慮，必有近憂”，而正是氫為替代石油找出一條出路，很現(xiàn)實(shí)的路子，盡管困難相當(dāng)?shù)拇螅皻浣?jīng)濟(jì)”步代迎難而上，也就順理成章了。
那么到底什么是氫經(jīng)濟(jì)社會(huì)呢？氫經(jīng)濟(jì)本質(zhì)就是應(yīng)用一種非常規(guī)的全新的科學(xué)范式，用以逐步替代石油和天然氣能源，更好成為建設(shè)綠色低碳和可持續(xù)發(fā)展的新型社會(huì)和改變生產(chǎn)和生活方式重大基礎(chǔ)，有助于人類社會(huì)從信息年代，后信息社會(huì)，以及向生物年代方向發(fā)展，信息時(shí)代使世界成為一個(gè)村莊，而生物時(shí)代又會(huì)怎樣使我們世界成為一個(gè)家，未來更加幸福完滿的經(jīng)濟(jì)新態(tài)勢，讓我們激動(dòng)不已。
我們說能源是人類社會(huì)賴以生存與發(fā)展的基礎(chǔ)，請看人類社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步與新能源應(yīng)用有那些關(guān)系？大家都知道，在50萬年前，人類發(fā)明了火，實(shí)現(xiàn)了刀耕火種，促使人類從原始社會(huì)邁向開始具有理性和文明社會(huì)的第一步，即遠(yuǎn)古時(shí)代走向農(nóng)業(yè)時(shí)代；到了18世紀(jì)中葉，人類發(fā)明了用煤推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步，首先是發(fā)明了蒸氣機(jī)，甚至有蒸氣汽車的初始原型，接著煤發(fā)電也應(yīng)用于火車、冶金、采礦、紡織、輪船上，促使人類開始實(shí)現(xiàn)工業(yè)化革命，英國是帶頭者，為工業(yè)社會(huì)的來臨創(chuàng)造了條件和經(jīng)驗(yàn)，于是煤電時(shí)代來臨了；到19世紀(jì)未，以石油能源為主導(dǎo)的年代開始了人類社會(huì)進(jìn)入石油能源時(shí)代，1854年美國賓夕法尼亞州打出世界第一口油井，1886年德國本茨·戴姆勒研制出世界第一輛汽車，到1878年愛迪生發(fā)明電燈原理種種工業(yè)革命種子，給石油工業(yè)的大發(fā)展帶來了巨大推動(dòng)力，石油作為二次能源促進(jìn)世界產(chǎn)生巨大進(jìn)步，跟著天然氣也大量的應(yīng)用，又加大了化石能源作用，促使全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展激增，于是飛機(jī)、輪船、電力機(jī)車、發(fā)電站、汽車以及電視、電子計(jì)算機(jī)，互聯(lián)網(wǎng)都得到巨大增長，石油能源成為人類社會(huì)現(xiàn)代化文明的基石。
進(jìn)入21世紀(jì)，隨著人類信息產(chǎn)業(yè)的巨大發(fā)展，推動(dòng)了眾多高新能源科技的發(fā)達(dá)應(yīng)用，包括核能、煤電、水電，以及太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕艿缺姸嗄茉吹某霈F(xiàn)，人類社會(huì)進(jìn)入了多元化能源發(fā)展年代，但化石能源會(huì)在相當(dāng)時(shí)段占居主導(dǎo)地位。現(xiàn)在化石能源最突出的問題是對(duì)，大氣污染和溫室氣體效應(yīng)問題，促使世界不得不加快開發(fā)可再生能源和氫能源問題，至今還很難說那一種能源能起到主宰作用，還在不斷摸索求進(jìn)之中，正是由于氫能的諸多優(yōu)點(diǎn)和實(shí)踐上效應(yīng)，世界各國比較一致認(rèn)為氫能可能在本世紀(jì)下半世紀(jì)逐步起到主導(dǎo)作用的可能性大大增加，于是氫能時(shí)代即將到來，特別是氫能源汽車也成了追逐的焦點(diǎn)問題，氫能可能是人類社會(huì)終極能源的說法也相應(yīng)的確立，于是氫經(jīng)濟(jì)社會(huì)興起了。
那么我國對(duì)發(fā)展氫經(jīng)濟(jì)社會(huì)有那些特色呢？這可能是：發(fā)展氫能這是貫徹我們國家發(fā)展清潔能源的重大戰(zhàn)略之一。今年6月7日在北京召開了第八屆清潔能源部長及專業(yè)會(huì)議上表達(dá)：中國將堅(jiān)持節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境，改善能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展清潔能源的基本國策，共同推動(dòng)全球走綠色、低碳、循環(huán)，可持續(xù)發(fā)展之路，這也是對(duì)氫經(jīng)濟(jì)和FCEV的發(fā)展是很大的鼓舞和支持；加大對(duì)應(yīng)用氫能的宣傳和教育工作，要把氫能的優(yōu)勢和可克服的劣勢向廣大人民和各級(jí)政府多宣傳和解說，同時(shí)在初期推行階段，政府和廣大人民的支持是非常重要的，氫能作為新事物，最需要的是思維上認(rèn)同和支持；加速氫能標(biāo)準(zhǔn)的制定，目前國際上ISOTC197和IECTC105正在制定和修正國際氫能標(biāo)準(zhǔn)，這樣我們對(duì)氫能標(biāo)準(zhǔn)體系，如產(chǎn)品和服務(wù)設(shè)計(jì)，制造和運(yùn)輸，也要拿出與國際水平相對(duì)等，表現(xiàn)高度化新的標(biāo)準(zhǔn)體系，促進(jìn)氫經(jīng)濟(jì)在高水平上運(yùn)行；要加速燃料電池汽車的規(guī)模化發(fā)展，現(xiàn)在情況看我們發(fā)展速度和水平明顯居于低位，首先要加速FCEV的發(fā)展，當(dāng)前不管是什么能源汽車都是在現(xiàn)代生活中奠定重要地位，是不可缺少一部分，而氫能交通地位卻在不斷提升，我們要把氫能交通擴(kuò)充到動(dòng)車、輪船、飛機(jī)、潛艇、無人機(jī)機(jī)上應(yīng)用，這在國際上都已用上了，要讓我們交通體系能源有一個(gè)新的變革；要設(shè)法將氫能進(jìn)入農(nóng)民家庭，特別是深山老林地帶，讓一些缺電地帶居民都能用上電源，分布式、自發(fā)電和網(wǎng)絡(luò)化這在不少國家已經(jīng)都在試行，甚至進(jìn)入常態(tài)。如冰島雖是小國，但已較早以地?zé)崮転槿剂想姵厝诤习l(fā)電，為全島人民造福。我在美國芝加哥就參觀過社區(qū)燃料電站網(wǎng)絡(luò)化供電，既是商業(yè)性，又是服務(wù)性，搞起社區(qū)電力的生態(tài)圈，讓每一居民都得到氫能的紅利，這種全民化的福利是完全可以做到了；加快核聚變能源發(fā)電，今年6月6日《國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃（ITER）》在巴黎召開，我國是ITER成員國之一，參加了會(huì)議，會(huì)議研討，加快利用可控的核聚變?yōu)槿祟愝斔途薮笄鍧嵞茉吹目尚行裕曳焦膭?lì)在國際上的優(yōu)秀華人，學(xué)者，能投身于ITER計(jì)劃和國內(nèi)核聚變事業(yè)上作貢獻(xiàn)；把發(fā)展氫能與“一帶一路”宏偉事業(yè)結(jié)合起來，氫能作為新科技，新業(yè)態(tài)，不少項(xiàng)目可以用上，只有可能我們都要盡力而為，在氫能產(chǎn)業(yè)鏈上開展眾多可能的合作和應(yīng)用，走出去，引進(jìn)來，成為“一帶一路”一個(gè)亮點(diǎn)；大力培育氫能專業(yè)人才，支持領(lǐng)軍人才、高級(jí)科技人才、高技能人才，突出營造有利于氫能基礎(chǔ)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新、市場營銷的良好環(huán)境和人才激勵(lì)機(jī)制，發(fā)揮人才為創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展上關(guān)鍵作用；努力推動(dòng)燃料電池便攜式設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用，當(dāng)前這種產(chǎn)品已成為時(shí)尚化，智能化，特別是對(duì)地質(zhì)探測、漁民、軍隊(duì)、探險(xiǎn)人士應(yīng)用，現(xiàn)在還可以為手機(jī)、計(jì)算機(jī)、數(shù)碼相機(jī)上充電，國際上已充許民航機(jī)攜帶便攜式燃料電池設(shè)備；要把氫能裝置和智能裝置和智慧城市和信息網(wǎng)絡(luò)化結(jié)合起來，盡可能使氫能走向智能化，如2016年聯(lián)合國在江蘇的如皋設(shè)置中國首個(gè)《聯(lián)合國氫能經(jīng)濟(jì)示范城市》，一些氫能專家聚集這個(gè)美麗的蘇北小鎮(zhèn)，為開發(fā)氫能，發(fā)展氫經(jīng)濟(jì)把脈獻(xiàn)策，開展具有中國氫能特色的城鎮(zhèn)化和綠色經(jīng)濟(jì)，計(jì)劃在“十·三五”未，如皋的氫能經(jīng)濟(jì)達(dá)100億，目前已擁有百應(yīng)能源，澤禾新能源、南通亞曼汽車等十多家氫能和燃料電池關(guān)鍵材料和零部件落戶，加拿大的知名的燃料電池巴拉德公司也到如皋進(jìn)行有關(guān)氫能項(xiàng)目的合作。還有鄭州、佛山，青島等城市也要建設(shè)氫經(jīng)濟(jì)示范城市在規(guī)劃中；實(shí)實(shí)在在的貫徹氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)的“三縱、三橫、三平臺(tái)”產(chǎn)業(yè)化路線圖，要盡一切力量盡快把科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，把氫能促成商業(yè)化，為全球全國人民造福，這一點(diǎn)非常迫切的重要的。
最后，讓我們以李白詩句“騰身轉(zhuǎn)覺三天近，舉足回首萬嶺低”的氣度，讓大家都行動(dòng)起來，繼往開來、砥礪奮進(jìn)、奮發(fā)圖強(qiáng)，投入發(fā)展氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)大潮中，迎接氫經(jīng)濟(jì)社會(huì)的早些到來。
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