能源新干線 氫燃料電池的春天

何勝男

在北京昌平南口燕山腳下，座落著一個(gè)普通的院子。在外人眼里沒(méi)有什么特別之處，但是在清華人眼中，這里卻是神圣的殿堂——這座“年齡”超過(guò)半個(gè)世紀(jì)的院子被清華師生尊稱(chēng)為“200號(hào)”。這里孕育著世界上最先進(jìn)的新能源技術(shù)——?dú)淙己碗姵亍?/p>

為什么選擇氫能作為新能源開(kāi)發(fā)的突破口？在科技創(chuàng)新領(lǐng)域，氫能的開(kāi)發(fā)起到了什么作用？氫燃料電池的發(fā)展現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用在助推國(guó)防科技工業(yè)的發(fā)展上提供了哪些可靠的、持續(xù)的能源保障？為什么能在長(zhǎng)期沒(méi)有投資回報(bào)的領(lǐng)域潛心研究？清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院氫燃料學(xué)科帶頭人毛宗強(qiáng)教授講述了他與氫的不解之緣，帶我們走進(jìn)這個(gè)充滿(mǎn)神秘面紗的能源新干線——?dú)淙紭汶姵亍?/p>

一見(jiàn)“氫”心

毛教授最初的專(zhuān)業(yè)方向并不是氫能。一次留學(xué)的機(jī)會(huì)，讓他看到中國(guó)的能源，尤其是新能源與美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，存在很大的差距，單純依靠煤炭、燃油等化石能源，不足以支撐中國(guó)大國(guó)崛起的歷史重任。回國(guó)后，從1993年開(kāi)始，毛教授帶領(lǐng)他的科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的選題研究，通過(guò)橫向、縱向的數(shù)據(jù)分析和綜合對(duì)比，認(rèn)為氫能是最有前途的、環(huán)保性能最好的綠色能源，取之不盡用之不竭，可循環(huán)使用，能夠助推國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展。就這樣，懷著對(duì)國(guó)家能源發(fā)展的建設(shè)使命、懷著對(duì)科學(xué)精神的不懈追求、對(duì)科學(xué)研究的無(wú)限熱愛(ài)，毛教授一見(jiàn)“氫”心，開(kāi)啟了氫能研究的職業(yè)生涯。

在選題興奮過(guò)后，面臨的是重重困難，當(dāng)時(shí)國(guó)家科研經(jīng)費(fèi)緊張，該課題只有5萬(wàn)元的啟動(dòng)資金，為了保證選題的順利研究，這筆資金全部用來(lái)購(gòu)買(mǎi)了實(shí)驗(yàn)用的儀器設(shè)備，科研人員的生活都很難保障。在“清華200號(hào)”這片凈土里，遠(yuǎn)離市區(qū)的喧囂，一群不懼艱險(xiǎn)、不畏困難的科研人員潛心實(shí)驗(yàn)、埋頭鉆研，就是靠著對(duì)氫燃料的熱愛(ài)和一股韌勁兒，氫燃料電池技術(shù)研究應(yīng)運(yùn)而生。

“氫”裝上陣

為了進(jìn)一步推動(dòng)中國(guó)氫燃樸電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，毛教授作為氫能領(lǐng)域的專(zhuān)家，代表中國(guó)到聯(lián)合國(guó)計(jì)劃發(fā)展署爭(zhēng)取相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的落地。當(dāng)時(shí)，西方發(fā)達(dá)國(guó)家氫能專(zhuān)家對(duì)中國(guó)發(fā)展氫燃料電池技術(shù)提出了質(zhì)疑。2005年，中國(guó)氫能燃料電池的發(fā)展迎來(lái)了新局面。聯(lián)合國(guó)計(jì)劃發(fā)展署（UNDP）、全球環(huán)境基金（GEF）和中國(guó)科技部（MOST）聯(lián)合設(shè)立了發(fā)展中國(guó)家燃料電池大巴車(chē)中國(guó)項(xiàng)目。目前，該項(xiàng)目已經(jīng)成功舉辦了三期，從最初2005年第一期靠引進(jìn)奔馳的3輛燃料電池大巴車(chē)做數(shù)據(jù)分析、2008年北京奧運(yùn)會(huì)20輛氫燃粉電池橋車(chē)和3輛公共汽車(chē)的試運(yùn)行;到項(xiàng)目第二期，2010年上海世博會(huì)展示的196輛燃料電池車(chē)（100輛國(guó)產(chǎn)觀光車(chē)，90部分國(guó)產(chǎn)輛轎車(chē)，6輛國(guó)產(chǎn)大巴車(chē)）并在上海成立了全國(guó)最大的濟(jì)陽(yáng)路加氫站;再到項(xiàng)目第三期，2016年由北京、上海、鄭州、深圳和鹽城5座城市聯(lián)袂出手，共109輛氫燃料電池公共汽車(chē)驗(yàn)證燃料電池車(chē)的功能和可靠性。顯然，我們用實(shí)際行動(dòng)打消了國(guó)外專(zhuān)家對(duì)中國(guó)研發(fā)氫燃料電池車(chē)的質(zhì)疑，開(kāi)啟了“氫”裝上陣的新局面。 “氫”的春天

除了上面所說(shuō)的UNDP-GEF-MOST的氫燃料電池示范項(xiàng)目，全國(guó)氫能較大規(guī)模的地方實(shí)踐首先在江蘇省如皋市開(kāi)始，2014年年底，廣東省佛山市開(kāi)始在氫燃料電池發(fā)力。2016年，中國(guó)氫燃料電池的發(fā)展迎來(lái)了嶄新的春天?！丁笆濉眹?guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》《“十三五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等相關(guān)政策，從頂層設(shè)計(jì)層面明確了氫能燃料電池產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略地位，要求發(fā)展引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革的顛覆性技術(shù)，明確指出開(kāi)發(fā)氫能、燃料電池等新一代能源技術(shù)。各地紛紛將發(fā)展氫燃料電池作為重點(diǎn)任務(wù)，將氫燃料電池向多角度、多領(lǐng)域擴(kuò)展。2017年9月，上海市政府印發(fā)了《上海市燃料電池汽車(chē)發(fā)展規(guī)劃》，提出了上海市到2020年、2025年2030年三階段氫燃和電池的發(fā)展目標(biāo)。2018年3月，蘇州市政府也發(fā)布了《蘇州市氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)（試行）》，提出到2020年、2025年、階段發(fā)展目標(biāo)。隨著政策的出臺(tái)，各種民用產(chǎn)業(yè)相繼落地，以燃料電池車(chē)為首的氫燃料電池的應(yīng)用如雨后春筍，蓬勃發(fā)展。國(guó)內(nèi)氫燃料電池車(chē)在動(dòng)力性、續(xù)駛里程等性能指標(biāo)方面取得了重大進(jìn)步，主要以商用車(chē)為主。中國(guó)在氫燃和電池及相關(guān)材粉鈿領(lǐng)域以初步形成產(chǎn)業(yè)鏈。

氫燃料電池因具有便利性、隱蔽性等特點(diǎn)，在國(guó)防軍事系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。諸如單兵綜合裝備系統(tǒng)、分布式電站作戰(zhàn)指揮部作戰(zhàn)電源裝備、導(dǎo)彈發(fā)射電源設(shè)備、海軍艦船潛艇動(dòng)力裝備等。

成立于1974年的國(guó)際氫能協(xié)會(huì)（IAHE）對(duì)中國(guó)的氫能與燃料電池特別關(guān)注。在今年6月于巴西里約熱內(nèi)盧舉行的第22屆世界氫能大會(huì)上，由IAHE副主席毛宗強(qiáng)教授極力推薦，我國(guó)中車(chē)青島四方公司，以世界第一個(gè)氫燃和電池輕軌火車(chē)頭制造者的身份獲得國(guó)際氫能界最高大獎(jiǎng)——格羅夫獎(jiǎng)。

傾囊相助

整個(gè)采訪過(guò)程中，毛教授準(zhǔn)備的提綱和手稿一眼沒(méi)看。我們深知，他早已把這些研究成果和數(shù)據(jù)深深的印在了腦子里，如同自己的孩子那樣熟悉、愛(ài)護(hù)。當(dāng)談到科技創(chuàng)新文化時(shí)，毛教授沒(méi)有像前面那樣侃侃而談，而是沉思片刻后舉了一個(gè)例子。他說(shuō)有些從事科學(xué)技術(shù)研究的學(xué)生剛畢業(yè)，有的甚至還沒(méi)畢業(yè)，社會(huì)上有些獵頭公司就用高年薪、高職位等物質(zhì)條件來(lái)誘惑，使得學(xué)生很難沉下心來(lái)用心鉆研科學(xué)技術(shù)。這是老一輩科研工作者對(duì)事業(yè)的厚望也是對(duì)青年科研工作者能踏實(shí)、潛心科研的一種期望。因此，基于對(duì)氫能研究與發(fā)展的厚望，2014年，毛教授用自己多年積蓄的10萬(wàn)元作為啟動(dòng)金，獲得企業(yè)和愛(ài)心人士的資助，在清華大學(xué)基金會(huì)成立了“毛宗強(qiáng)氫能教育基金”，用以鼓勵(lì)對(duì)氫能與燃料電池等領(lǐng)域感興趣的學(xué)生完成學(xué)業(yè)，成才報(bào)國(guó)。這是對(duì)年輕科研工作者的鼓勵(lì)、支持和厚望，更是對(duì)踏實(shí)、求真、務(wù)實(shí)科研精神的一種傳承和弘揚(yáng)。獲獎(jiǎng)的學(xué)生紛紛撰寫(xiě)獲獎(jiǎng)感言，表達(dá)對(duì)氫能及燃乍電池的美好未來(lái)的憧憬和為之努力奮斗的決心。

在國(guó)家大力倡導(dǎo)科技創(chuàng)新的政策支持下，在毛宗強(qiáng)教授等一大批學(xué)科帶頭人的引領(lǐng)下，氫燃料電池的發(fā)展與應(yīng)用前景必能迎來(lái)更加美好的明天。