在海拔2198米的小海坨山間，一段7.5千米盤山路上集中了14個(gè)“胳膊肘彎”，海拔從900米上升至1480米，蜿蜒曲折、崎嶇險(xiǎn)峭。這是延慶冬奧村抵達(dá)國家高山滑雪中心的地面路徑。

北京冬奧會(huì)期間，搭載國家電投“氫騰”燃料電池的氫能大巴穿梭其間，以“零事故、零故障、零失誤”的穩(wěn)定表現(xiàn)，完成了一次華麗亮相。這是冬奧會(huì)歷史上第一次大規(guī)模使用氫燃料電池汽車作為主運(yùn)力，也是國產(chǎn)自主研發(fā)氫燃料電池汽車第一次和國際巨頭在同一賽道上競(jìng)爭(zhēng)。

“清潔能源是公司未來的主要發(fā)展方向。國家氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃的發(fā)布，為我們開展氫能利用技術(shù)自主創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)可再生能源規(guī)模化發(fā)展提供了機(jī)遇。我們將扛起能源革命中的央企責(zé)任，繼續(xù)做清潔低碳能源轉(zhuǎn)型的‘排頭兵’。”國家電力投資集團(tuán)有限公司董事長錢智民說。

2015年7月，中國電力投資集團(tuán)公司和國家核電技術(shù)有限公司實(shí)施重組，成立國家電投。彼時(shí)，國家電投清潔能源占比已是行業(yè)第一，兩家能源央企的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，又使其成為國內(nèi)同時(shí)擁有風(fēng)、光、水、火、核、氣、生物質(zhì)發(fā)電的綜合能源企業(yè)。但他們不甘于此，而是將目光瞄準(zhǔn)了“未來的能源”。

在錢智民看來，當(dāng)解決了能源供應(yīng)問題之后，能源的安全、利用效率，以及衍生的生態(tài)環(huán)境問題就變得尤為重要，發(fā)展氫能將是未來能源低碳轉(zhuǎn)型的重要路徑。

為什么是氫能？放眼能源行業(yè)，我國擁有豐富的可再生能源和綠電制氫優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，近年來隨著光伏、風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘吭黾樱恍┑貐^(qū)由于電力消納能力不足，存在棄風(fēng)棄光問題。利用電解水制氫，將電能轉(zhuǎn)化為氫能儲(chǔ)存起來；在電力輸出不足時(shí)，儲(chǔ)存起來的氫能再利用燃料電池等發(fā)電回饋電網(wǎng)，既能解決可再生能源發(fā)電并網(wǎng)問題，也能提高能源利用效率。

“通過構(gòu)建可再生能源發(fā)電與氫能供給的‘電—?dú)潴w系’，在供給側(cè)推動(dòng)可再生能源規(guī)劃發(fā)展，在消費(fèi)側(cè)實(shí)現(xiàn)交通、分布式供能等領(lǐng)域的化石能源替代，這將有力推動(dòng)能源時(shí)空轉(zhuǎn)型和區(qū)域平衡，保障國家能源供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)碳中和。”錢智民說。

從2016年起，在風(fēng)電、光伏領(lǐng)域搶占先機(jī)的國家電投，開始前瞻性地布局氫能、儲(chǔ)能等當(dāng)時(shí)很多企業(yè)看不準(zhǔn)、不敢碰的新領(lǐng)域。2017年5月，在能源央企中率先成立首家氫能專業(yè)化子公司——國家電投氫能科技發(fā)展有限公司（以下稱“國氫科技”），專注于燃料電池研發(fā)、多應(yīng)用場(chǎng)景的氫動(dòng)力系統(tǒng)開發(fā)、先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)研究與產(chǎn)品開發(fā)等。

正是憑借這樣的“膽大心細(xì)”，過去6年間，國家電投在清潔能源技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目實(shí)施方面取得了一系列突破——光伏發(fā)電裝機(jī)、新能源發(fā)電裝機(jī)、可再生能源發(fā)電裝機(jī)三項(xiàng)指標(biāo)躍居世界第一；“氫騰”燃料電池實(shí)現(xiàn)了全產(chǎn)業(yè)鏈自主化創(chuàng)新……

“同傳統(tǒng)能源相比，我國可再生能源資源豐富，發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)明顯。在氫能時(shí)代，中國企業(yè)一定要抓住換道超車的機(jī)遇。”國家電投戰(zhàn)略規(guī)劃部副主任申偉東說。

燃料電池電堆，被稱為氫能汽車的“心臟”。北京冬奧會(huì)期間，海拔2000多米的延慶賽區(qū)，冬季夜間氣溫在零下30攝氏度以下，搭載“氫騰”燃料電池的大巴經(jīng)受住了低溫、陡坡等重大考驗(yàn)。從材料到零部件，再到燃料電池電堆，均由國家電投自主研發(fā)。

回望5年前，這一切還難以想象。在國氫科技成立的2017年，我國氫燃料電池產(chǎn)業(yè)幾乎一片空白。上游原材料供應(yīng)不成體系；下游應(yīng)用場(chǎng)景遠(yuǎn)未打開；更困難的是，一系列核心技術(shù)被“卡脖子”，催化劑、質(zhì)子交換膜（PEM）、雙極板等關(guān)鍵零部件幾乎全靠進(jìn)口。

“中國想要擁有自己的氫燃料電池技術(shù)，只能從零開始。”知名燃料電池專家柴茂榮正是在那時(shí)回國，加入國氫科技成為首席技術(shù)官，帶領(lǐng)一支30多人的初始團(tuán)隊(duì)，圍繞核心環(huán)節(jié)、關(guān)鍵零部件展開攻關(guān)，誓要實(shí)現(xiàn)燃料電池的全產(chǎn)業(yè)鏈自主化。

從無到有，這注定是一場(chǎng)時(shí)間與耐力的比拼。2021年12月，國氫科技30萬平方米質(zhì)子交換膜生產(chǎn)線投產(chǎn)，一舉打破國內(nèi)質(zhì)子交換膜市場(chǎng)被國外廠家長期壟斷的局面。

“質(zhì)子交換膜是氫燃料電池中的關(guān)鍵材料，作用是傳輸質(zhì)子，阻擋電子和氫氣穿梭，其地位相當(dāng)于芯片中的光刻膠。”國家電投氫能科技發(fā)展有限公司燃料電池技術(shù)部主任周明正說，此前，我國所用的質(zhì)子交換膜幾乎全靠進(jìn)口，1平方米（重20多克）的價(jià)格堪比同等重量的黃金。

在將近兩年時(shí)間里，國氫科技研發(fā)團(tuán)隊(duì)“死磕”質(zhì)子交換膜難題，最終攻克樹脂分散及浸潤技術(shù)，研發(fā)出高電導(dǎo)率、高耐久性、低溶脹的質(zhì)子交換膜，部分指標(biāo)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，價(jià)格卻只有國外同類產(chǎn)品的一半。“目前我們已在大功率燃料電池電堆中應(yīng)用，并接獲多家公司采購訂單，燃料電池核心材料產(chǎn)業(yè)大步向前邁進(jìn)。”周明正說。

雙極板被稱為電堆的“骨架”，在燃料電池中起著支撐膜電極、為燃料氣體及冷卻液提供通道的作用。近幾年，國外企業(yè)研制出鈦合金雙極板，啟動(dòng)快、強(qiáng)度高、抗腐蝕性能強(qiáng)，但沖壓成型難。如果中國企業(yè)無法制造，就只能依賴進(jìn)口。

國氫科技決定從最基礎(chǔ)的金屬冶煉做起，一爐爐進(jìn)行鈦材冶煉試驗(yàn)，相繼攻克沖壓用鈦箔材，突破薄板壓延、焊接、表面鍍膜等工藝難題，開發(fā)出耐腐蝕性強(qiáng)的鈦基雙極板。2020年，鈦基雙極板生產(chǎn)線建成投產(chǎn)，國家電投成為全球第二個(gè)掌握鈦雙極板全套生產(chǎn)工藝的公司。

質(zhì)子交換膜、雙極板、催化劑、擴(kuò)散層、膜電極、電堆、空壓機(jī)、氫循環(huán)泵／引射器……5年間，燃料電池的八大關(guān)鍵部件，一個(gè)一個(gè)被攻克，國家電投實(shí)現(xiàn)了從材料到零部件再到燃料電池電堆和系統(tǒng)的全線自主化。

轉(zhuǎn)自：國家電力投資集團(tuán)

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