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燃料电池从入门到精通——第十篇:路长且艰,志远且大

已有 1071 次阅读 2023-2-21 10:01 |个人分类:好好学习|系统分类:科研笔记

由于化石燃料的使用已经导致了一系列的问题,清洁可再生能源正在迅速崛起。欧洲有很多国家的电力已经或者正在摆脱化石燃料,我们中国的太阳能发电、水力发电、风力发电的能力正在迅速增长,很多已经成为世界的首位。

 

燃料电池作为清洁可再生能源的关键环节,未来可以广泛应用在移动电源、固定电站、汽车动力等领域,最终成为驱动整个人类的主要动力之一。所以,燃料电池的志向不可谓不远大。

 

尤其是我们国家,目前是世界上最大的能源生产国和消费国,而且能源需求还在持续增长。截至2017年底,全国石油累计探明地质储量389.65亿吨,剩余技术可采储量35.42亿吨,剩余经济可采储量25.33亿吨。而2018年中国进口原油4.62亿吨。所以国内的石油储备完全不能支撑国内的消耗,因此必须要大量的从国外进口,这就带来了严重的能源安全问题。中国寻求能源独立、能源安全,进而保障国家安全,就必须要更大力度的开发清洁可再生能源。

 

然而,经过100多年的发展,燃料电池的发展历程一波三折,几起几落,直到现在也没有得到广泛的应用。众所周知,中国对新能源如此迫切需求,以及对产业升级如此渴望的情况下,燃料电池不能推广应用的主要原因还是其自身的严重不足和缺陷。如果这些不足和缺陷不能得到解决的话,那么燃料电池的推广就是一个不可能实现的目标。

 

这些不足和缺陷主要有哪些呢?归根结底是原材料成本高、生产技术还不够成熟、工艺成本高昂等,最终带来燃料电池的成本居高不下。国内一辆燃料电池轿车的成本高达150万元,这是完全不能被普通老百姓接受的。而解决这些问题的途径只有通过深层次的创新,而目前的创新也有很多的阻碍,还有几座大山。

 

首先,创新的目标不够明确。燃料电池的原理虽然很简单,但是涉及到的关键零部件较多,每个零部件的实现途径也较多,所以导致战线过长、战场较多,有限的资源分散在各个地方。导致该有创新的地方资源不足,已经没有远期价值,但是有短期利益的地方却资源充足。

 

第二,真正创新的工作没人或少人去做。燃料电池依然处于发展比较弱小的阶段,各种资源还是比较稀缺,所以大部分情况还是处于从商业利益或者学术成果(主要是研究论文)的角度去看待燃料电池的问题。这就导致了很多有价值,但是没有太大市场,也不是学术热点的工作无人涉及。这方面最具代表性的是燃料电池所用的碳纸,目前几乎还是全部依赖进口,严重受制于人。而领域内的垄断者——日本东丽公司也因此没有特别大的创新,使得他们生产的碳纸在最近的20年内没有本质的变化。20年的时间在任何一个领域都是可能发生翻天覆地的变化的,而燃料电池领域就是这样一个20年期间研究者众多,而实质进步不明显的领域。催化剂、双极板的情况也基本如此。

 

第三,燃油车、混合动力车、电动汽车的发展依然强劲,而且成熟。这就导致了燃料电池发展紧迫性的不足,很多人还处于观望和圈地的阶段,并不是真实的投入财力和人力来发展燃料电池。这就带来了燃料电池发展的空心化,这个问题可能要持续一段时间。

 

相比较国内,国外的发展要平稳和务实很多。不论是政府基金还是产业界,对于燃料电池的研发一直处于稳扎稳打的状态,虽然有所波动,但是始终处于上升的趋势。未来的燃料电池如果真的要走向广泛的应用,就需要脚踏实地的针对燃料电池面临的问题切实的予以解决,国外的经验有必要加以借鉴。产业界、资本界、政府和学术界需要紧密配合,这场战役的胜利还是需要产业界为主导,根据自身的优势,因地制宜发展燃料电池的各个部分。同时联合国内的学术界、政府和资本界,踏踏实实地解决燃料电池所面临的本质问题。只有这样才能真正推动燃料电池的发展,而且可以进行边推广边研发,做到相互促进。

 

燃料电池的推广将会势不可挡的展开,同时也可能要经历较长的时间。犹如当年毛泽东主席说的那样:“既不会速胜,也不会失败,这是一场持久战”。

 

最终的胜利可能来自很多偶然事件,这些偶然事件带来爆发性增长。当人们开展了具有突破性的创新,找到一个突破口,一切问题将会迎刃而解。




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