衣宝廉:用一生为燃料电池“燃烧”
在辽宁辽阳这片土地上,孕育出了无数杰出的人物,衣宝廉便是其中一位闪耀的科技之星。他怀揣着对科学的热忱与执着,在燃料电池领域深耕六十余载,从一名普通学子成长为中国工程院院士,用智慧与汗水为我国燃料电池技术的发展铺就了坚实道路,被誉为我国燃料电池研究的奠基人和开拓者之一。
1938年5月29日,衣宝廉出生于辽宁辽阳。彼时的中国,正深陷于战火纷飞的苦难之中,国家的积弱与民族的危亡在年少的衣宝廉心中种下了一颗奋发图强的种子。他深知,唯有知识才能改变国家的命运,于是从小便勤奋刻苦,在学业上表现出了远超常人的专注与天赋。
1957年9月,衣宝廉凭借优异的成绩考入吉林大学化学系。当时的吉林大学化学系,正值中国现代理论化学开拓者、奠基人唐敖庆教授执教。唐教授对理论基础的重视,深深影响了衣宝廉。在大学期间,衣宝廉在基础理论和实验上都做足了基本功,为日后的科研生涯奠定了坚实基础。课堂上,他全神贯注地聆听教授们的讲解,不放过任何一个知识点;课后,他一头扎进图书馆和实验室,如饥似渴地汲取知识,反复进行实验操作,磨练自己的实践技能。他的努力和才华很快得到了老师们的认可和同学们的钦佩。
1962年,衣宝廉以优异的成绩从吉林大学毕业。出于对科研的热爱和对知识的更高追求,他选择继续深造,并成功考入中国科学院大连化学物理研究所,师从郭燮贤院士学习催化化学。在大连化物所,衣宝廉接触到了最前沿的科研理念和实验设备,开启了他科研生涯的新篇章。
1966年,衣宝廉获得硕士学位后选择留所工作。从此,他与大连化物所紧密相连,将自己的全部精力投入到科研工作中,一心只为攻克科研难题,为国家的科技事业贡献力量。
20世纪70年代,美苏掀起人类第一次探月高潮,氢氧燃料电池技术成为航天电源研发的热点。此时,衣宝廉所在的大连化物所接到了研制航天氢氧燃料电池的科研任务。这是一项极具挑战性的任务,国内在这一领域几乎一片空白,没有任何经验可以借鉴。但衣宝廉没有丝毫退缩,他毅然投身到项目中,参与并领导了航天碱性燃料电池系统的研究工作。
在接下来的近十年时间里,衣宝廉和他的团队成员们面临着无数的困难和挑战。实验条件艰苦,设备简陋,资金短缺,但他们凭借着坚定的信念和顽强的毅力,日夜奋战在实验室中。他们不断尝试新的材料、新的工艺,对每一个实验数据都进行仔细分析和研究。经过无数次的失败与尝试,1978年年底,他们终于研制出我国第一台自主设计的碱性燃料电池,一举摘得国防科工委科技进步奖。这一成果填补了我国在航天燃料电池领域的空白,为我国航天事业的发展提供了重要支撑。
然而,随着项目的阶段性完成,团队很快面临新的困境——资金短缺。为了让燃料电池研究项目能够继续下去,衣宝廉绞尽脑汁,带领团队通过民用技术研发筹措经费,反哺燃料电池研发工作。他们将目光投向了氢传感器、氧传感器等领域,利用在燃料电池研究中积累的技术和经验,开发出一系列民用产品。在开发过程中,他们面临着从航天领域到民用领域的技术转化难题。民用产品对成本、稳定性和市场需求有着不同的要求,需要对原有的技术进行大幅改进。例如,燃料电池中使用的贵金属催化剂成本高昂,无法应用于民用产品。衣宝廉带领团队潜心研究,经过无数次的实验和筛选,终于开发出非贵金属催化剂和电极,不仅降低了成本,还提高了产品性能,使产品成功进入市场,为团队赢得了宝贵的资金,也让燃料电池的研究项目得以延续发展。
进入80年代,衣宝廉将目光投向了更广阔的应用领域,他将燃料电池技术应用于水溶液电解工业节能和电化学传感器等方面。在水溶液电解工业节能领域,他深入研究燃料电池多孔气体扩散电极的特性,通过优化电极结构和反应条件,将其成功应用于电解工业,有效降低了电解过程中的能耗,提高了生产效率。在电化学传感器方面,他利用燃料电池技术的原理,开发出高灵敏度、高稳定性的氢传感器和氧传感器等产品。这些传感器在环境监测、工业生产等领域得到广泛应用,为相关行业的发展提供了有力支持。他的这些创新性工作,不仅拓展了燃料电池技术的应用范围,也为相关产业的发展带来了新的机遇。
90年代,随着全球对能源问题和环境保护的关注度不断提高,燃料电池技术再次成为研究热点。衣宝廉作为科技部“九五”攻关和中国科学院重大项目“燃料电池技术”的负责人,组织领导了质子交换膜燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池的研究。这一时期,他面临着巨大的压力和挑战,不仅要协调各方资源,组织多学科团队进行联合攻关,还要在技术上取得突破。在质子交换膜燃料电池研究中,关键材料的性能和成本是制约其发展的重要因素。衣宝廉带领团队针对这一问题,从材料的分子结构设计入手,通过合成新的聚合物材料、改进膜的制备工艺等手段,提高了质子交换膜的性能,降低了成本。同时,他们还对电池的衰减机理进行深入研究,提出了一系列有效的对策,提高了电池的稳定性和耐久性。经过多年的努力,他们在质子交换膜燃料电池技术方面取得了突破性进展,形成了具有自主知识产权的技术体系。
1999年开始,衣宝廉连续3次上报科技部,申请燃料电池电动汽车的专项研究课题。他深知燃料电池电动汽车在未来交通领域的巨大潜力,一旦成功研发,将对我国的能源结构调整和环境保护产生深远影响。2001年,国家科技部最终确立了燃料电池汽车的专项课题研究。衣宝廉也被聘任为国家863计划“电动汽车重大专项”专家组成员和燃料电池发动机责任专家,参加该项目可行性报告的编写、论证与启动工作。同年4月,在他的积极推动下,大连新源动力股份有限公司成立,衣宝廉担任公司董事长。这是我国第一家专注于燃料电池产业化的股份制企业,它的成立标志着我国燃料电池技术开始从实验室走向产业化。在公司运营过程中,衣宝廉充分发挥自己的科研优势和领导才能,带领团队不断攻克技术难题,推动燃料电池产品的研发和生产。同时,他积极与国内外企业合作,拓展市场渠道,为我国燃料电池产业的发展奠定了基础。
2003年,对于衣宝廉来说是具有特殊意义的一年。凭借在燃料电池领域的卓越贡献,他当选为中国工程院院士,隶属于能源与矿业工程学部。这一荣誉不仅是对他个人多年来辛勤工作和杰出成就的高度认可,更是对我国燃料电池研究团队的肯定。然而,衣宝廉并没有因此而满足,他深知自己肩负的责任更加重大,继续在科研道路上砥砺前行。
2008年,对于衣宝廉和他的团队来说,是一个收获的年份。他们带领团队研制的燃料电池发动机在北京奥运会的新能源示范汽车上成功应用。这一成果引起了国内外的广泛关注,展示了我国在燃料电池技术领域的实力。为了实现这一目标,团队在研发过程中付出了巨大努力。从发动机的设计、制造到调试,每一个环节都严格把关。他们面临着汽车运行环境复杂、对发动机性能和可靠性要求高等诸多挑战。在汽车运行过程中,燃料电池发动机需要适应不同的路况、温度和湿度等环境条件,同时还要保证高效、稳定的运行。衣宝廉带领团队通过优化发动机的控制系统、改进散热结构等措施,成功解决了这些问题,确保了燃料电池发动机在新能源示范汽车上的稳定运行。这次成功应用,为我国燃料电池汽车的发展树立了榜样,推动了燃料电池技术在交通领域的应用进程。
此后,衣宝廉继续在燃料电池领域深耕细作。在“十五”和“十一五”期间,他作为责任专家指导了我国城市客车与轿车用燃料电池系统的研发。他深入参与到项目的每一个环节,从技术方案的制定到关键技术的攻克,都给予了团队悉心的指导。在研发过程中,他注重培养年轻人才,鼓励他们勇于创新、敢于实践。他经常与团队成员们一起讨论问题,分享自己的经验和见解,激发大家的创新思维。在他的带领下,团队研制出多款性能优异的燃料电池发动机,并成功应用于北京奥运会、上海世博会等的燃料电池新能源汽车示范运行,进一步验证了我国燃料电池技术的实用性和可靠性。
近年来,衣宝廉带领团队开拓了新一代金属板车用燃料电池技术、兆瓦级PEM制氢技术等。新一代金属板车用燃料电池技术具有更高的功率密度、更好的稳定性和耐久性,能够满足未来汽车对燃料电池性能的更高要求。在研发过程中,团队面临着金属板材料的选择、加工工艺的优化以及电池结构的设计等诸多难题。衣宝廉带领团队通过大量的实验和模拟计算,筛选出合适的金属板材料,并开发出先进的加工工艺,提高了金属板的性能和可靠性。同时,他们对电池结构进行创新设计,优化了气体扩散和热量管理,提高了燃料电池的整体性能。兆瓦级PEM制氢技术则对于大规模绿氢制备具有重要意义。团队在该技术研发中,攻克了关键材料和核心部件的技术难题,实现了制氢效率的大幅提升和成本的有效降低。这些研究成果相继实现产业化,带动了我国氢能行业的发展。
在科研工作之余,衣宝廉还十分注重人才培养。他深知,科技的发展离不开人才的支撑。多年来,他培养了100多名博士和硕士研究生,其中多人已成为燃料电池研发领域的骨干。他在培养学生过程中,注重培养他们的科研兴趣和创新能力。他鼓励学生积极参与科研项目,在实践中锻炼自己的能力。他经常教导学生要严谨治学、勇于探索,要有为国家科技事业献身的精神。他的言传身教,深深地影响了一代又一代的年轻科研人员,为我国燃料电池领域培养了一批又一批优秀的人才。
如今,虽已至耄耋之年,衣宝廉依然保持着对科研工作的热爱和执着。他每周一三五仍然准时到办公室,与团队成员们讨论科研问题,关注行业最新动态。他表示,自己对燃料电池和氢能有着深厚的爱恋感,希望在有生之年能够看到氢能与燃料电池车早日实现产业化,为国家的能源安全和环境保护作出更大贡献。他的坚持和奉献精神,激励着身边的每一个人,成为我国科技工作者的楷模。
衣宝廉的一生,是为燃料电池事业不懈奋斗的一生。他用自己的智慧和汗水,为我国燃料电池技术的发展做出了不可磨灭的贡献。他的故事,激励着无数后来者投身于科技事业,为实现中华民族的伟大复兴而努力拼搏。相信在他的精神引领下,我国的燃料电池技术将不断取得新的突破,为人类的可持续发展贡献更多的中国智慧和中国力量。