燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，它直接将贮存在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能。在环境与能源备受人类关注的今天，燃料电池的研究与工程开发越来越受到各国政府和科技人员的重视。

战略布点：我所早在上个世纪五十年代后期在张大煜、朱葆林先生的指导下由研究生李春塘开展了氢氧燃料电池的研究，继尔在六十年代初的“青岛会议”上定为重要研究方向之一。

碱性燃料电池时期：国际上燃料电池技术迅速发展，并很快在航天领域电池的研究获得应用。当时美国的双子星座飞行和阿波罗登月飞行均是利用了氢氧燃料电池作为飞船主能源。六十年代中期，我国也开始着手航天的研发工作，并制定了相应的计划。根据国家需要，我所在催化反应工程和化工基础上，布点进行燃料电池技术的研究。1968年11月我所承担了我国第一艘宇宙飞船－“曙光一号”（氢氧燃料电池纯银氧电极和低含量Pt－Pd的氢电极）研究。在前期研究的基础上，为了完成“1023”任务，1970年在朱葆琳的领导下，全面开展了该项研究，相继成立了总体组、电极组、电池本体组装组、水回收与净化组、阀件组、自动控制组和液氢、液氧缶设计与外协组。由动态排水转为静态排水技术方案，取得了重要进展。这一期间作为我所的重大国防军工项目，在袁权主持下，先后解决了若干技术难题（供料不均一问题等），仅用4年时间便研制成功一台飞船用主能源－碱性氢氧燃料电池原形样机，并于1974年在北京进行了整机联试和静态冲击振动实验。氢氧反应生成的水可供宇航员引用。该台样机基本性能达到了六十年美国上天的阿波罗飞船用燃料电池水平。1974年该攻关组又承担了为低空侦察卫星研制燃料电池任务（代号701）。1977-1978年间，拿出了原形样机，全面地进行并通过了电池系统的冲击、振动、超重、离心、热真空、运输、潮热与噪声等动态环境实验。上述两种电池于1978年通过中科院鉴定，达到美国六十年代中期同类燃料电池水平。1974年在研制航天氢氧燃料电池的同时，又开展了大功率、碱循环的潜艇用间接型氢氧燃料电池研制。1975-1976年组装出20千瓦的电池本体并进行了组装考察和性能测试。应该说，从承接宇宙飞船和侦察卫星主能源，拿出原形样机以及组装潜艇电池的近10年里，这是燃料电池发展的辉煌时期，但是，七十年代末，由于国家对航天领域工作的战略调整，航天宇宙飞船任务暂停，海军潜艇电池也没有落实立项，因此，我所研制成功的两台燃料电池原型杨继成了展品，潜艇电池的大型试验车间也因此而闲置。在此期间还开展了碱性石棉膜的肼燃料电池和熔融碳酸盐电池。先后荣获大连市政府、国科委、辽宁省科技成果奖。

此时，考虑到电池工作的现状，对原有攻关队伍进行了调整。以衣宝廉为首的骨干人员保留下来，利用电池技术积累，从1978年开始转向电化学工业方面的研究开发工作，步入了军转民的研究道路。1978-1995年相继开展了氧阴极用于氯碱、氯酸盐电化生产新工艺、水电解槽的改造和节电技术、水下机器人无缆电源、农村可再生能源（电池）、制氢、制纯氧电化学和装置，电化学传感器等自主开发、企业合作和国家“七五”攻关研究开发工作，其中，氯酸盐电化生产新工艺，1987年获国家发明三等奖。

质子交换膜燃料电池时期：二十年后，国家的航天事业进入新的发展时期，航天领域列入了国家863计划。航天飞机、航天站、宇宙飞船的主能源又开始论证。能源领域也成为二十世纪末和二十一世纪的重点发展领域。作为无污染、无噪声的绿色能源技术-燃料电池技术又成为高技术发展的热点。

机遇来临，中科院高瞻远瞩，1996年投入100万元，重点开展质子交换膜燃料电池（PEMFC）的前期研究工作。我们这支精干的骨干队伍，利用原有工作基础和经验，把握机遇，很快取得了可喜的结果。1997年中科院正式将燃料电池技术列为院重大项目，拨款500万元，院长又特批特别支持费500万元，同时科技部作为“九五”攻关-电动汽车研制任务，拨款1500万元。考虑到电池工作发展的需要，我所及时进行调整，1998年12月成立燃料电池研究室（对外称燃料电池工程中心）。衣宝廉、张华民、明平文等团队在“九五”期间，承担了科技部和中科院组织的攻关项目“燃料电池技术”。大连化物所基于其碱性燃料电池的积累，在质子交换膜燃料电池技术上获得了许多重大突破。从电催化剂、膜电极三合一制备、流场结构、水热管理、电池系统等方面申报了27项发明专利，10多项专有技术，形成了具有自主知识产权的质子交换膜燃料电池技术体系。研制成功膜电极三合一组件边缘保护技术和膜电极三合一组件制备技术；开发成功电池组密封、增湿、排热技术，优化了电池组运行条件；形成了行之有效的电池组装工艺；已成功地组装了几百瓦、1KW、5KW至30KW的总功率达120KW电池组。千瓦级和5-10KW电池组先后于1998年和2001年通过国家鉴定。在与有关单位合作下，成功地开发出第一台100KW燃料电池城市客车，并完成了3000公里运行试验，提高了我国燃料电池技术在国际上的地位和影响。

在系统集成方面与沈阳自动化所合作，研制的千瓦级远程水下机器人燃料电池动力源，完成了地面封舱8小时实验和24小时水下航行实验。与中科院电工研究所、东风汽车研究院联合研制的30KW（6×5KW）燃料电池中巴演示车，经过了数次联合实验和十堰的装车运行实验，于2001年7月通过了科技部组织的验收。

大连化物所的燃料电池技术引起了国内企业的高度重视，共有近60个企业表现持强烈的产业化合作意向。大连化物所选择了包括3家上市国有大中型企业在内的5家企业，注入资金5000万元，发起设立了“大连新源动力股份有限公司”，旨在自主产权技术的基础上，实现燃料电池的产业化。

十五期间，承担了国家“863”电动汽车重大专项“燃料电池发动机”课题和科学院知识创新二期重大项目“大功率质子交换膜燃料电池发动机及氢源技术”课题。“电动汽车重大专项”是从2001年底启动、2002年开始执行底国家“863”延续滚动支持的应用研究项目，依托我所共有三期合同，合同期间分别是2002年1月-12月、2003年1月-2004年10月、2004年11月-2005年12月；

三期合同的专项资助经费分别为500万元、3200万元、1430万元，重点研究城市客车用质子交换膜燃料电池发动机和轿车用车用质子交换膜燃料电池发动机，由我所质子交换膜燃料电池研发团队与从事燃料电池技术产业化开发的大连新源动力股份有限公司共同承担。

其中，我所燃料电池研发团队主要完成各期合同中有关客车用燃料电池发动机研制、测试任务，大连新源动力股份有限公司完成各期合同中有关轿车用燃料电池发动机研制、测试任务。大连化物所承担客车用燃料电池发动机系统研制的三期合同执行任务。

科学院知识创新二期重大项目“大功率质子交换膜燃料电池发动机及氢源技术”的研究和开发（2002.1-2004.9）项目经费4500万元。

在上述项目的资助下，完成了50kW、75kW、100kW质子交换膜燃料电池组和净输出50kW、60kW的城市客车用燃料电池发动机的研发工作。与有关单位合作，成功地开发出我们第一台100kW燃料电池城市客车，并完成了3000多公里运行试验，提高了我国燃料电池技术在国际上的地位和影响。

由于在“九五”、“十五”期间的丰富技术贮备，为“十一五”燃料电池的可持续发展奠定了坚实的基础，不仅在车用领域，而且有望在水下与航天领域采用先进的燃料电池系统，为提高我国的国防实力，提高综合国力作出贡献。为此，2000年“千瓦级质子交换膜燃料电池”获辽宁省科技进步一等奖；2003年“质子交换膜燃料电池技术”获辽宁省技术发明一等奖。

除了传统的氢氧燃料电池的研究外，于2000年张华民等还进行了多硫化钠/溴液流储能电池的探索性研究，研制出4kW级多硫化钠/溴液流储能电池模块,并成功研制出输出功率为10kW的全钒液流储能电池系统。

2005年获得国家“863”计划的资助，成功研制出目前国内规模最大的液流储能电池系统（10kW全钒液流储能电池，单个电池模块的输出功率1.3kW）。于2006年3月通过科技部组织的专家组的验收。进尔又成功研制出输出功率为5kW和10kW的全钒液流储能电池的单个模块，为下一步研制更大规模的全钒液流储能电池系统打下了坚实的基础。2006年与大连银河金属材料有限公司合作获得科技部863能源领域目标导向项目资助480万元。己建立了2kW级全钒液流储能电池试验系统,无故障连续运行300天。10千瓦级液流储能电池系统获2007年度大连市科技进步一等奖。

直接醇类燃料电池

直接醇类燃料电池（DAFC）使用甲醇、乙醇等液体燃料直接进料，无需重整处理，便于携带与储存。该电池理论能量密度高、环境友好、方便灵活，在国防通讯、家用电器、诸多分布式电源领域具有广阔的应用前景。被认为是“中小型可移动电源的首选”，“21世纪最先进的发电技术之一”。有鉴于此，国际上各大手机和笔记本电脑公司、军方(如MTI公司)和欧盟项目均投入了大量人力、物力开展研究。

孙公权、辛勤等团队于1998年开展了直接醇燃料电池的研究，先后申请了3个国家自然科学基金项目、2个国家863项目、3个中科院创新基金项目和方向性项目，同安徽天成公司、福建南孚电池公司和联想集团的合作项目，同美国通用汽车公司、韩国三星公司、西班牙最高科研理事会石油催化研究院、德国乌尔姆大学(中-德基金)等9个国家的国际合作项目。在已完成和在研的21个项目资助下，全面地开展了直接醇燃料电池的研究：催化剂、MEA膜电极组件、系统集成和关键部件。

经过10年的刻苦努力组建了兵种齐全、设备精良的直接醇燃料电池实验室。在该研究领域已申请专利40余件，授权专利6件，公开30件，其中国外专利6件；发表研究论文130余篇。根椐Web of Sciences统计的引用率为1300余次，其中单篇引用率超过200次。关于电催化剂载体研究在2008年同大连理工大学共同获得国家教委自然科学一等奖。

其主要学术建树如下：

发展了制备高负载、高分散碳载贵金属电催化剂的EG方法。率先将多壁碳纳米管用于燃料电池催化剂载体。率先开展了直接乙醇燃料电池并且PtSn/C阳极催化剂功率密度具国际领先水平。在MEA制备技术方面：开发了多层复合电极结构和关键组分具有一定取向的有序化MEA制备技术，电池性能显著提高，单电池最大输出功率密度高达230mW/cm2 。在系统集成方面：开发了主动式和被动式系统集成技术。先后组装了一系列室温、空气条件下、自吸式twin-cell 电池组、以石墨为双极板的15W电池组和以不锈钢为双极板的20W电池组以及金属复合双极板的200W电池组。成功研制了多套DMFC微电源系统，其中20W石墨双极板型和60W 金属双极板DMFC主动式微电源系统各一套，输出功率为18-50瓦的空气自呼吸式DMFC微电源系统4套。2003年开始在中科院重要方向性项目的支持下开展了笔记本电脑用DMFC微电源系统的研究开发工作，2004年在国内首次完成28W笔记本电脑用被动式DMFC微电源系统的研制。2005年研制的60W 金属双极板DMFC主动式微电源系统参加了国家“十五” 重大科技成果展。

固体氧化物燃料电池

固体氧化物燃料电池不用贵金属催化剂，既可利用净化煤气、天然气等化石燃料能源，也可以利用生物质气化气等可再生能源和清洁氢能，在三个方面有应用前景。（1）集中发电（未来发电厂）：与燃气轮机构成联合循环，实现能量梯级利用，发电效率达到70-80%；（2）分布式热电联供：发电效率接近50%，综合能量利用效率达到80%；（3）高效移动电源。 因此，固体氧化物燃料电池已成为发达国家竞相研发的新能源技术，固体氧化物燃料电池产业化还需要解决制造成本、稳定性和可靠性等问题。

程谟杰等团队自2001年以来，针对上述技术关键问题积极开展固体氧化物燃料电池研究，先后得到中科院创新工程、国家863项目、973项目和欧盟FP 第六框架计划项目的资助。取得一些突破性的研究进展，获得了有关固体氧化物燃料电池制备和应用工程基础的科学认知，获得了一系列具有自主知识产权的技术创新成果。这些具有创新特色的研究成果不仅对相关领域的科技发展有重要学术意义，而且也快速地推进了我国固体氧化物燃电池技术进步，对固体氧化物燃料电池的未来应用起到重要作用。