一、燃料電池技術(shù)飛速發(fā)展，需要標(biāo)準(zhǔn)研究介入

    燃料電池是一種電化學(xué)的發(fā)電裝置，將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能，等溫地按電化學(xué)原理轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)化裝置，被認(rèn)為是21世紀(jì)首選的潔凈、高效發(fā)電技術(shù)。燃料電池按其電解質(zhì)的不同，可分為堿性燃料電池、磷酸型燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池、熔融碳酸鹽型燃料電池及固體氧化物燃料電池等。近十年來，尤以質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的發(fā)展最快，日益受到各國政府、大公司和科研機(jī)構(gòu)的重視。

    燃料電池既適宜于集中發(fā)電，建造大、中型電站和區(qū)域分散電站，也可作各種規(guī)格的分散電源、電動(dòng)車、不依賴空氣推進(jìn)的潛艇動(dòng)力源和各種可移動(dòng)電源，同時(shí)可作手機(jī)、筆記本電腦等便攜式電源。目前在車用燃料電池方面，美國、歐洲和日本的汽車廠家都在加緊開發(fā)燃料電池技術(shù)，豐田、通用、戴-克等公司展開了激烈的燃料電池車技術(shù)開發(fā)競爭。在微型燃料電池方面，能夠在筆記本電腦、掌上電腦和手機(jī)等便攜式設(shè)備中替代電池的微型燃料電池正在取得進(jìn)展，其中處于領(lǐng)先地位的大多數(shù)是日本和美國的公司。

    我國十分注重PEMFC的研究開發(fā)，在國家政策的大力扶持和各方面的關(guān)注下，結(jié)合國家863計(jì)劃等重大項(xiàng)目，目前已形成了大連、上海、北京和武漢等幾個(gè)以研發(fā)機(jī)構(gòu)和高新技術(shù)企業(yè)為基礎(chǔ)的燃料電池產(chǎn)業(yè)化基地，已研制出不同功率、不同用途的PEMFC樣品并部分形成小批量試制能力，從各方面加快了形成產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。國內(nèi)用戶也紛紛看好PEMFC的潛在市場和廣闊前景。但PEMFC既沒有國際標(biāo)準(zhǔn)，又沒有我國標(biāo)準(zhǔn)可循，帶來的主要問題，在學(xué)術(shù)交流研討乃至參加國際交流等活動(dòng)中，經(jīng)常出現(xiàn)術(shù)語不統(tǒng)一造成的誤解，同時(shí)燃料電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程發(fā)展迅速，但企業(yè)無標(biāo)準(zhǔn)可循，用戶無標(biāo)準(zhǔn)可參照，勢(shì)必造成將來市場的混亂。因此，在我國已取得PEMFC階段性成果、正在加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，將標(biāo)準(zhǔn)早期介入是非常必要的，可以避免出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)滯后于市場的現(xiàn)象。同時(shí)在研究制定我國國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，研究以我國為主制定國際標(biāo)準(zhǔn)的可能性。因此，制定PEWC的標(biāo)準(zhǔn)體系和關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究是非常及時(shí)必要的，也是非常重要的。

    二、充分調(diào)研和試驗(yàn)，開展標(biāo)準(zhǔn)研究和制定

    本課題在已取得科技成果的基礎(chǔ)上，通過充分的調(diào)研和試驗(yàn)，并跟蹤研究國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，制定我國新能源和可再生能源領(lǐng)域中PEWC關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)體系研究。PEWC標(biāo)準(zhǔn)體系的編制，參考國際燃料電池技術(shù)委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略規(guī)劃中的相關(guān)部分，考慮我國燃料電池研發(fā)取得的成果和企業(yè)研發(fā)產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)需求，同時(shí)考慮到與正在開展的電動(dòng)汽車攻關(guān)項(xiàng)目關(guān)于燃料電池研究內(nèi)容的界定與接口；術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)的起草，密切跟蹤IEC/TC105國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，與國際標(biāo)準(zhǔn)同步，吸收我國在燃料電池研發(fā)中產(chǎn)生的專業(yè)術(shù)語，參考了美國、加拿大巴拉德等著名燃料電池企業(yè)的術(shù)語詞匯；電池堆等三項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)和測試方法研究技術(shù)路線立足于國內(nèi)的自主開發(fā)項(xiàng)目的研究，研制部分測試設(shè)備，同時(shí)同步跟蹤國際標(biāo)準(zhǔn)制定。

    課題組根據(jù)實(shí)際情況，采取了有針對(duì)性的調(diào)研工作，調(diào)研分為資料分析和實(shí)地調(diào)研，實(shí)地調(diào)研又分為國內(nèi)調(diào)研和國外調(diào)研。國內(nèi)調(diào)研主要是在大連和上海對(duì)我國主要的燃料電池研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)的調(diào)研，就標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容征求技術(shù)人員意見，2003年9月課題組組織研究人員在召開研討會(huì)期間對(duì)大連新源動(dòng)力股份有限公司當(dāng)時(shí)的產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)流程進(jìn)行了調(diào)研，同時(shí)就術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)集流板、竄氣等有關(guān)問題與技術(shù)人員進(jìn)行了深入的探討；2004年9月課題組研究人員實(shí)地考察了上海神力科技有限公司配合863計(jì)劃對(duì)電動(dòng)道路車輛用燃料電池的研制，與技術(shù)人員探討了標(biāo)準(zhǔn)制定中的有關(guān)問題。國外調(diào)研為結(jié)合參加國際會(huì)議和國外參觀對(duì)國外有關(guān)燃料電池機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)研，獲取國外燃料電池技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品生產(chǎn)情況的信息，同時(shí)交流燃料電池標(biāo)準(zhǔn)制定情況。課題組成員利用參加國際會(huì)議和出國考察的機(jī)會(huì)，共組織10余人次，對(duì)國外有關(guān)機(jī)構(gòu)、企業(yè)進(jìn)行訪問和調(diào)研。通過實(shí)地調(diào)研和資料的分析研究，課題組對(duì)于國內(nèi)外．PEMFC技術(shù)的發(fā)展有了全面而客觀的了解，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)方面進(jìn)行了深入的研究，同時(shí)對(duì)目前燃料電池國際標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展進(jìn)行了同步的跟蹤研究，使得標(biāo)準(zhǔn)的研究制定工作朝著科學(xué)性、客觀性、前瞻性和與國際同步的方向前進(jìn)。

    課題開展過程中，根據(jù)課題整體進(jìn)展情況和國家標(biāo)準(zhǔn)制修訂程序的要求，召開了項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)議、五次工作組會(huì)議和三次的專門研討會(huì)，對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)展做出安排，對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容根據(jù)專家意見進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證、階段性修改和討論，使課題開展的各階段工作脈絡(luò)清晰而完整。課題共完成《質(zhì)子交換膜燃料電池術(shù)語》、《質(zhì)子交換膜燃料電池堆通用技術(shù)條件》、《固定式質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電系統(tǒng)(獨(dú)立型)性能試驗(yàn)方法》、《便攜式質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電系統(tǒng)》等四項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)體系，以及膜電極和不良單元兩項(xiàng)檢測報(bào)告，其中“術(shù)語”標(biāo)準(zhǔn)已正式發(fā)布。

    三、遵循技術(shù)路線，突出標(biāo)準(zhǔn)課題研究特點(diǎn)

    本課題制定的技術(shù)路線是在已取得科技成果的基礎(chǔ)上，運(yùn)用擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，通過充分的調(diào)研并跟蹤研究國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，制定我國新能源和可再生能源領(lǐng)域中PEMFC關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)體系研究。體現(xiàn)出的課題研究特點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)化研究早期介入高新技術(shù)產(chǎn)品研究領(lǐng)域，安全性作為燃料電池標(biāo)準(zhǔn)制定過程中的重點(diǎn)內(nèi)容，標(biāo)準(zhǔn)制定與自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)的研究，標(biāo)準(zhǔn)的研究制定與國際標(biāo)準(zhǔn)同步，搭建由科研、生產(chǎn)、檢測和標(biāo)準(zhǔn)為一體的研究平臺(tái)。

    1．標(biāo)準(zhǔn)化研究早期介入高新技術(shù)產(chǎn)品研究領(lǐng)域  PEMFC標(biāo)準(zhǔn)體系的研究在目前國內(nèi)外均沒有相關(guān)體系的情況下，研究了美國等國家的“國家氫能燃料研究計(jì)劃”和“氫能設(shè)想發(fā)展路線圖”，結(jié)合我國的“氫能路線圖”和國家“863”計(jì)劃項(xiàng)目，制定出了覆蓋當(dāng)前預(yù)計(jì)到的PEMFc技術(shù)的所有標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)體系中預(yù)留了空問，充分考慮了PEMFC標(biāo)準(zhǔn)體系的前瞻性。在標(biāo)準(zhǔn)的制定中，同步跟蹤和研究國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，同時(shí)充分考慮了我國目前取得的科研成果�！靶g(shù)語”準(zhǔn)編制過程中選取詞匯93條，其中來源于IEC術(shù)語的有60條，來源于我國PEMFC領(lǐng)域的科技著作、專利、期刊、科研攻關(guān)成果等文獻(xiàn)和其他文件的專業(yè)技術(shù)詞'匯33條�！半姵囟选睒�(biāo)準(zhǔn)中，在氣體泄漏和竄氣試驗(yàn)中，充分考慮了我國的科研成果和生產(chǎn)的實(shí)際情況，采用不同的試驗(yàn)氣體。在“便攜式”和“固定式”標(biāo)準(zhǔn)制定中，參照了IEC的標(biāo)準(zhǔn)文件，又引入了許多在燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中將用到的我國其他標(biāo)準(zhǔn)中現(xiàn)有的機(jī)械的和電控的技術(shù)要求，根據(jù)我國目前的科研生產(chǎn)實(shí)際情況，有些內(nèi)容略有超前，因此將這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)制定為國家標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)性技術(shù)文件，以期對(duì)行業(yè)的發(fā)展能起到積極的指導(dǎo)作用。

    2．安全性作為燃料電池標(biāo)準(zhǔn)制定過程中的重點(diǎn)內(nèi)容

    作為一種新能源的發(fā)電設(shè)備，燃料電池的安全性自然是標(biāo)準(zhǔn)研究工作的重點(diǎn)之一。在本課題的研究過程中，對(duì)于燃料電池安全性的研究主要體現(xiàn)在體系中納入有關(guān)的安全性標(biāo)準(zhǔn)，“電池堆”等標(biāo)準(zhǔn)中分別對(duì)燃料的泄漏和著火爆炸危險(xiǎn)、電氣危險(xiǎn)、氣體和材料的有毒性等問題進(jìn)行了有關(guān)的研究和規(guī)定。

    標(biāo)準(zhǔn)體系中共列入54項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，其中的安全性標(biāo)準(zhǔn)有8項(xiàng)，同時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)燃料電池堆和發(fā)電系統(tǒng)的安全性進(jìn)行了規(guī)定，如：在“電池堆”和“便攜式”的標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)氫(或其他)燃料的內(nèi)部泄漏或?qū)ν庑孤┑谋Ｗo(hù)措施(如通風(fēng)、氣體檢測、防止運(yùn)行溫度高于自燃溫度等)的規(guī)定，對(duì)涉及對(duì)人身和外部環(huán)境造成危害(如機(jī)械危險(xiǎn)、電氣危險(xiǎn)、電磁兼容性(EMC)危險(xiǎn)、熱危險(xiǎn)、故障危險(xiǎn)、材料和廢物中有毒材料和氣體的危險(xiǎn))的安全措施也做出了相應(yīng)要求。

    3．關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)的制定與自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)的說明 本課題在可行性研究時(shí)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是如何將自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)制定到標(biāo)準(zhǔn)中。本課題制定的國家標(biāo)準(zhǔn)并未實(shí)質(zhì)性地將專利技術(shù)納入，其主要原因一是目前在我國將專利技術(shù)寫入國家標(biāo)準(zhǔn)還存在很大的爭議，有待于隨著我國社會(huì)與技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國關(guān)于解決專利與標(biāo)準(zhǔn)問題的研究與實(shí)踐的不斷深入來解決。二是我國目前所取得的燃料電池專利技術(shù)并不適合制定到國家標(biāo)準(zhǔn)中。從本課題研究起初所確定的要研究的一些我國所取得的燃料電池專利來看，多為過程方法和工藝類專利，許多技術(shù)或工藝處于不斷變化和進(jìn)步的過程中，專利很難界定為標(biāo)準(zhǔn)制定中的基本專利，難以規(guī)定到國家標(biāo)準(zhǔn)中。

    4．標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定與國際同步

    燃料電池國際標(biāo)準(zhǔn)由國際電工委員會(huì)燃料電池技術(shù)委員會(huì)(IEC/TC105)負(fù)責(zé)。IEC/TC105的工作范圍是：制定適用于燃料電池技術(shù)的國際標(biāo)準(zhǔn)，包括的燃料電池技術(shù)有固定式燃料電池、運(yùn)輸用燃料電池(如驅(qū)動(dòng)和輔助動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng))、便攜式燃料電池、微型燃料電池等。目前該技術(shù)委員會(huì)有正式發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)、正在制定中的8項(xiàng)，其中包括“術(shù)語”、“模塊”等基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和固定式發(fā)電系統(tǒng)、微型發(fā)電系統(tǒng)等系列產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，本項(xiàng)目所研究完成的國家標(biāo)準(zhǔn)基本與國際標(biāo)準(zhǔn)同步。

    5．搭建了一個(gè)由科研、生產(chǎn)、檢測和標(biāo)準(zhǔn)為一體的標(biāo)準(zhǔn)化研究平臺(tái)

    我國PEMFC的研究是從上世紀(jì)90年代開始的，目前主要的研制機(jī)構(gòu)有中科院大連化物所、清華大學(xué)、上海同濟(jì)大學(xué)、武漢理工大學(xué)、中山大學(xué)等單位，形成了以大連新源動(dòng)力、上海神力、北京富原、北京飛馳綠能、上海博能等企業(yè)為代表的大連、北京、上海、武漢等多個(gè)燃料電池產(chǎn)業(yè)化基地。在做本課題之前，各家研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)間沒有更多實(shí)質(zhì)意義上的交流與合作。本課題的開展，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化工作的思路，將有關(guān)機(jī)構(gòu)和單位通過項(xiàng)目緊密聯(lián)系在一起，搭建了一個(gè)由科研、生產(chǎn)、檢測和標(biāo)準(zhǔn)為一體的研究平臺(tái)(現(xiàn)已申請(qǐng)組建全國燃料電池標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì))，使燃料電池各相關(guān)方有機(jī)會(huì)通過這個(gè)平臺(tái)平等對(duì)話，共同探討燃料電池技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展并與國際接軌。

    四、結(jié)束語

    目前燃料電池技術(shù)的發(fā)展還面臨著關(guān)鍵材料的成本必須大大降低、氫的生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)的安全性和可靠性必須大大提高、PEMFC的功能性和壽命也必須大大提高等難題，但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，這些難題都將會(huì)取得革命性的突破。本課題所制定的PEMFC標(biāo)準(zhǔn)和體系在充分考慮了與國際標(biāo)準(zhǔn)體系銜接和結(jié)合我國產(chǎn)業(yè)和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)情況，將作為我國新能源標(biāo)準(zhǔn)體系中重要的組成部分來填補(bǔ)我國在此方面的空白，同時(shí)將推動(dòng)我國未來若干年內(nèi)燃料電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，滿足市場對(duì)燃料電池日益增加的需求，為我國能源的自主性和多樣性做出重要的貢獻(xiàn)。