“我們兩大目的，一個是解決國家的能源安全問題，一個是提高我們國家空氣的潔凈度，解決環(huán)境問題。所以現(xiàn)在，我們要想做到碳中和，減少二氧化碳排放，一定要發(fā)展氫能，發(fā)展可再生能源。在關鍵時刻要有新技術出現(xiàn)。要勇敢地采用新技術。遇到新問題，不要覺得過去沒接觸就害怕，應該有一種敢碰硬的精神把它啃下來。”衣寶廉院士在《我是科學人》欄目專訪時說道。本文整理了衣院士在采訪中的發(fā)言。
這里是張家口崇禮區(qū)太子城，2022年冬季奧運會即將在這里舉辦。屆時將有51個競技項目在這里展開，數(shù)10萬人匯聚在這里。這些正在試運行的公交車正是承擔2022年冬奧會賽區(qū)交通運行的車輛，盡管看上去和普通公交車一樣，但他們卻不用加油、不排尾氣、幾乎沒有噪音，這些正是能夠實現(xiàn)無污染、零排放的氫氧燃料電池車。
衣院士：燃料電池車現(xiàn)在達到的水平和燃油車基本上在一個水平，加氫時間跟加油時間比較一致，司機開車的舒適性也跟燃油車比較相近，而且行駛里程也和燃油車一樣。氫氧燃料電池車雖然與燃油車的性能極為相似，但作為新能源家族的汽車，它又與常見的鋰離子電池車有著很大的區(qū)別。低溫的時候，冬天零下負30~負40度鋰離子電池車的流量就損失了1/3左右，也就是里程會縮短。而燃料電池車運行的時候不受環(huán)境影響，因為它自己有廢熱。而且我們還可以把廢熱供給車取暖，這樣也不影響里程。因為不用開空調，用燃料電池的廢熱就可以給大客車取暖。所以現(xiàn)在，張家口的冬奧會是以燃料電池車為主的，因為它里程不縮短。
實際上氫氧燃料電池車在我國已經不是第一次出現(xiàn)在這樣重大的場合。早在2008年北京奧運會、2010年上海世博會期間，氫氧燃料電池車就曾試運行過。而當時承擔電池研制與應用的正是我國燃料電池技術的奠基者和開拓者之一，中國工程院院士衣寶廉。
衣院士：氫能作為一個能源載體，現(xiàn)在的地位逐漸上升，特別是在75次聯(lián)大習主席承諾，我們到2030年要做到碳排放高峰，到2060年要做到碳中和。所以要想做到碳中和，就一定要發(fā)展氫能，發(fā)展可再生能源。
大力發(fā)展可再生能源，如今不僅是中國的目標，更是全世界的目標。而對于衣寶廉院士來說，開拓燃料電池這條新能源之路，他一走就是六十多年。不論周圍環(huán)境如何改變，不論團隊人員如何更換，衣寶廉都始終堅定不移。
衣院士：我認為燃料電池對國家有用，如果將來車是以鋰離子電池和燃料電池車為主的時候，我們的環(huán)境會很好的。所以要想做出一件事情，一定要有吃苦精神。
衣寶廉口中的吃苦精神并不是隨便說說，從小他就深知越是能吃苦才越能兌現(xiàn)自己的夢想。1938年，衣寶廉出生在遼陽的農村，父母親都是勤勤懇懇的農民。從小衣寶廉就跟著父母下地干活，一家人靠給城市供給蔬菜生活。
衣院士：當時家里面并不希望我念多少書，所以我在小學和中學的時候，好多作業(yè)都是在干活當中寫的。在地上做數(shù)學呀、學寫字啊，都是在大地上做的。
正是因為經常穿梭在城市與鄉(xiāng)村之間，衣寶廉認識到，想要獲得更多的見識，得到更好的生活，就必須考上大學。于是本就天資聰穎的他更加努力學習。
衣院士：我在高中的時候養(yǎng)成一個習慣，一道題按書上的辦法會做了，還要再想有沒有其他辦法能把這道題解了。所以一道題我要找好幾種辦法來做。找出哪種辦法最快。
1957年，衣寶廉如愿考上了大學。原本并不支持自己求學的父母，在這一刻終于認可了衣寶廉的堅持。然而在報志愿的問題上，衣寶廉卻又和父母鬧起了矛盾。
衣院士：父母認為，考醫(yī)生這個職業(yè)比較好，受人尊重又掙錢。所以父母，一直叫我考醫(yī)。
當時的衣寶廉雖然自己沒有想好學什么，但他總覺得醫(yī)生這個職業(yè)并不是自己最滿意的。而就在此時，一篇發(fā)表在《人民畫報》上的科普報道，卻讓他明確了奮斗終生的目標。
衣院士：正好這個時候，在1956年~1957年，發(fā)表了上海生化所鄒承魯院士一個家庭生活的照片兒。這個照片兒出來以后，因為鄒成魯是搞生物酶化學的。我一看到這個家庭生活非常好，所以我就想當個科學家很不錯。
下定決心后，衣寶廉選擇了吉林大學化學系，終于進入了自己夢寐以求的大學校園。衣寶廉心中的喜悅不言而喻。
想要做科學家，想要成就一番事業(yè)，這些愿望的種子不斷在他心中發(fā)芽成長。盡管生活拮據(jù)，但這卻從未影響衣寶廉對知識的渴求。當時的吉林大學化學系正值中國現(xiàn)代理論化學開拓者、奠基人唐敖慶教授執(zhí)教。唐教授對理論基礎的重視給衣寶廉留下了深刻印象。
衣院士：唐敖慶是搞理論化學的，所以吉大當時側重于理論化學。受這種學術風氣的影響，就不太重視實驗，而是要學理論，將來要做理論化學。
沿襲高中時期的習慣，衣寶廉并不是按照書本死學，而是跳出書本尋找更多解題思路。也正是靠著這樣的學習方法，衣寶廉在基礎理論和實驗上都做足了基本功。
衣院士：所以吉林大學對我的影響就是，搞化學的也要學好數(shù)學，要搞模型，要有一定的理論推導。化學不是完全做實驗的，所以我在吉大，就打好了物理化學、數(shù)學物理這個基礎。
1962年，大學四年的學習生涯即將結束，對于一心想要成為科學家的衣寶廉來說，自己的科研之路才剛剛開始。于是他選擇繼續(xù)讀研。衣寶廉成功進入了中國科學院大連化學物理研究所，而這一呆就是近60年。進入大連化學物理研究所。因為各方面成績都十分優(yōu)秀，衣寶廉對自己十分自信。但讓他意外的是，與導師第一次見面得到的并不是夸獎，而是一項看似不可能完成的任務。
衣院士：到化物所以后，我的導師是郭燮賢。郭先生太厲害了。給人的印象非常嚴，他把我叫到辦公室以后，就推給我一本《過渡狀態(tài)理論》，告訴我一個月寫一個讀書心得。
按理說，一個月讀完一本書，同時寫出讀書心得并不是一件困難的事，但要命的是，這本書是全英文版。而衣寶廉在此之前學習的一直是俄語。面對滿篇都是專業(yè)術語的英語書，衣寶廉犯了難。
衣院士：我拿到了。我當時說，郭先生，我學俄語，英語不行。郭先生說：我不管你學俄語學英語，你一個月不行，兩個月，兩個月不行三個月，一定給我寫一本讀書心得。所以我拿到了這本書以后，因為也學了一點兒英語，靠字典在一個月之內，晚上每天都是一兩點鐘睡覺。把這本書看完了。而且寫了心得。
正是這一份讀書心得，讓郭燮賢院士對衣寶廉刮目相看。于是無論在學習、工作還是生活上，都對衣寶廉耐心教導，無論大小問題都一一幫助衣寶廉解決。
衣院士：我受郭院士的影響做工程開發(fā)，也就是做實驗研究，要跟理論結合起來，正好跟我大學的優(yōu)勢結合起來了。所以郭先生給我留下的印象，就是說碰到一個新問題，要敢碰硬，要能夠進去，要花費精力。而且做實驗要跟理論模型結合起來。
跟隨導師的指導，衣寶廉逐漸成為了學科里的佼佼者。但不久之后，一場上山下鄉(xiāng)運動卻打斷了所有人的科研之路，衣寶廉也同樣為自己的學業(yè)擔憂。不過這一次出身農民家庭的背景卻幫了他一個大忙。
衣院士：我呢，因為是出身比較好，是貧下中農出身，所以當時就沒有叫我上盤錦。我身體當時也不太好，就留到化物所了。所以當時國家要搞航天飛行，就是載人飛行。那個時候我們除了搞偵察衛(wèi)星，低空偵查像尖兵類的，還要搞載人飛行，因為那陣兒加加林他們都上天了。美國在搞登月，所以我們也要搞載人飛行。
1967年7月14日，國家將制作航天氫氧燃料電池的任務交給了大連化物所。之所以制造氫氧燃料電池，就是因為這種電池能量密度、能效轉化率高，續(xù)航里程長，非常適合軍工項目。
衣院士：我們搞氫氧燃料電池的時候，當時只知道美國中溫的堿性燃料電池已經上天了。現(xiàn)在在搞石棉膜燃料電池和質子膜電池，都是從論文還能看到一點，內部資料是一點都沒有的。我們也經常派人到北京去查，查不到。沒有資料，沒有技術。
對于這個白手起家的項目，衣寶廉和同事們卻沒有一點退縮。結合大連化物所現(xiàn)有的資源和人才，他們還樂觀的發(fā)現(xiàn)了自己優(yōu)于別人的地方。
衣院士：國家安排兩家來做這個，一個是中國科學院大連化物所，一個是天津1418所，他們搞的比我們早。所以說在這種狀態(tài)下，我們的長處是什么呢？我們既有搞催化的，搞化學的，又有搞化工的，所以搞化學的跟搞化工的結合起來很容易把這件事情往前推進。
很快，在朱葆琳先生和袁權院士的領導下，衣寶廉和同事們就裝成了電池電堆，也就是燃料電池最重要的部分——電堆，電堆是由多個單體電池以串聯(lián)的方式層疊組成，再將雙極板與膜電極交替疊合，從而構成燃料電池動力系統(tǒng)的核心部分。
衣院士：燃料電池的發(fā)電原理是電化學的，一部分是氫的氧化，一部分是氧的還原，中間用一個離子導體把它隔開。那么氫氧燃料電池氫氧化以后呢，變?yōu)闅潆x子，氫離子通過質子交換膜到達氧電極。這個電子通過外電路做功也到達氧電極。所以電子加上氫離子，再加上氧氣變?yōu)樗?，發(fā)電原理，這叫電化學，有電子轉移。電堆雖然做好了，但當電堆真正運行起來，卻問題重重，一臺電堆大概當時是幾十節(jié)，把氫氣送進去，氧氣送進去，老分配不均，就是通過一個管道，就像水管似的，你家用水，你一開水龍頭，如果樓下也開水龍頭，你這里的水流就小了。所以說分配是個大問題。
面對這個棘手的問題，袁權院士提出，加阻力管和并串聯(lián)兩個方案。衣寶廉和同事們嘗試在每個電池后面增加阻力管用來均衡分配，但得到的結果卻很不理想，沒過一兩天阻力管就堵住了。這時大家又想到了并串聯(lián)結構，就是串并聯(lián)。
衣院士：把這個電堆分成一節(jié)一節(jié)的在氣體里邊，開始16節(jié)、8節(jié)4節(jié)2節(jié)1節(jié)，我們叫并串聯(lián)。那么這樣的話，分配問題就簡化了。
在當時氫氧分配問題得到了解決，電堆的制造就基本完成了。但此時美國卻發(fā)表了一篇文章，認為航天燃料電池應該利用太空真空這個有利條件實施靜態(tài)排水。用真空將氫氧作用后產生的水排出。在那個年代，幾乎所有的燃料電池都是利用動態(tài)排水系統(tǒng)，也就是利用風機循環(huán)氫氣來排水。
衣院士：我們現(xiàn)在是靠空氣把水吹出來的，但是我們要到水下去，到天上去就沒有空氣了。要用純氧，純氧不能像空氣這么用，把這個水吹出來。因為氧的氧化能力太強，就把風機燒了，所以一定要靠壓差或者是真空把水排出來。所以一定要用新的排水技術，也就是靜態(tài)排水。
盡管靜態(tài)排水這種想法很好，但在當時誰也不敢貿然決定實施。研究組的人經過三四天的討論，仍然拿不定主意，大連化物所最終做出了一個雙保險的決定。
衣院士：最后朱先生下決定，你們可以繼續(xù)做動態(tài)排水往前走。我這邊兒抽出一部分力量去搞靜態(tài)排水，就抽出三個人來，那做靜態(tài)排水。一做，的確好。所以大概不到兩個月，就全部轉成靜態(tài)排水。所以我們的電堆由于采用了靜態(tài)排水和并串聯(lián)結構，很快我們的電池穩(wěn)定性，無人運行，能夠達到1000小時。當時就是沒有問題。
除此之外，衣寶廉還注意到航天系統(tǒng)要求電壓保持在正負28V以內，控制電壓也是一個關鍵問題。
衣院士：我們裝了34節(jié)電池，正常工作32節(jié)，復合的時候，把另兩節(jié)接進去，接的時候呢，靠二極管對外不短路，這個是我提出來的。就解決了電壓調整問題。
廢寢忘食的計算，不分晝夜的實驗。在經歷了長達十年的時間后，1978年末，大連化物所設計制作出我國第一臺自主設計的堿性燃料電池。而他們也是國家載人飛行項目中唯一一個完成任務的單位。任務圓滿完成，自己所在的團隊無論從人員還是技術上也都得到了巨大的提升。在衣寶廉看來，燃料電池也許很快就要迎來突飛猛進的發(fā)展階段了。然而此時國家卻認為發(fā)展載人飛行為時尚早，很多技術方面還不夠成熟。于是取消了所有相關研發(fā)項目，燃料電池研發(fā)項目也在其中。
衣院士：國家撤銷了這個業(yè)務，經費也就沒有了。那么所里邊，當時有一百三四十人的隊伍也就解散了，大家看哪個室好，就到哪個室去。
沒過多久，郭燮賢找到衣寶廉，詢問他是否愿意來催化研究室擔任主任的職位。
衣院士：我當時就說，我哪也不去。另外我認為燃料電池對國家有用，因為國外用它來航天飛行成功了?，F(xiàn)在，文章上還在做潛艇用的燃料電池AIP推進。我說對國家這么重要的任務我們應該保留。正是因為衣寶廉的堅持，燃料電池項目組才最終保留了下來。但曾經一百多人的項目組如今只剩下了七八個人。當時我們留下的人就面臨一個問題，沒有經費怎么辦？那么呢，我就跟同事們討論，當時我們就用燃料電池已經開發(fā)成功的科研成果技術來賺錢。
利用氫燃料電池，衣寶廉帶領團隊，制作了氫傳感器、氧傳感器，利用電解水來制氫，讓工廠和研究所色譜分析儀省去氫氣瓶，插上電源，直接得到純度很高的氫氣。通過電化學分離掉氧氣，將得到的氮氣用作大棚里植物蔬菜的保鮮氣，成功進行氯酸鹽陰極改造。并且獲得了中國科學院科技進步一等獎，國家發(fā)明三等獎。
衣院士：這十年呢，不但沒有黃掉，而且這個組還壯大了，所以在全國呢，大家都知道化物所燃料電池沒垮，而且還賺錢了。
邵志剛（中國科學院大連化學物理研究所研究員、中國科學院大連化學物理研究所燃料電池研究部部長）：我們燃料電池，從60年代是個熱潮，后來七八十年代就不熱了，好多人不搞了。但是衣老師還在堅持，應該是幾起幾落，但是衣老師一直堅持，鍥而不舍，這個在國內或者乃至國際上那都很少見，衣老師在燃料電池領域堅持耕耘了六十多年，這是很難得的。對于我們科研工作人來說，堅持一個方向，鍥而不舍，一直干到底，一直堅持把它做到這個產業(yè)化，這是很難得的。
進入90年代，第三次中東石油危機爆發(fā)，對于各種資源的開發(fā)已經成為世界性問題。而對于新能源的開發(fā)也得到了前所未有的重視。我國在這個階段也開始大力支持燃料電池發(fā)展。九五攻關項目啟動，作為電動汽車重大專項的項目負責人，衣寶廉帶領團隊將原本用作航天潛艇的燃料電池逐漸轉化為民用燃料電池。
衣院士：我們就把質子交換膜，現(xiàn)在汽車用這個電池就做成了，做到千瓦，全國第一臺千瓦級的質子交換膜燃料電池。是在我這兒做成的。
侯明（中國科學院大連化學物理研究所研究員）：當時我們所就是跟東風集團一起做了國內的第一臺中巴車。實際上我們一開始也不是說這個電堆拿出來，這個設計方案就一下子能夠成功的。那么我們實際上確實是要經過很多很多次實驗。那老師在這里邊呢，實際上他對每次失敗，都會有一定的容忍度。比如我在一開始負責電推的時候，確實也經過失敗，就是說本來是希望它肯定能夠開好的。然后就出現(xiàn)了意想不到的問題。但是這個時候衣老師不是責怪你，而是去幫你去想辦法。然后這樣怎么解決，就使我自己不斷從失敗當中去成長，去歷練。
隨著技術的不斷成熟。2001年在衣寶廉的支持下，中國第一家專注于燃料電池產業(yè)化的股份制企業(yè)新源動力在大連成立。十五與十一五期間開展的863電動汽車重大專項燃料電池項目，在這里做出了凈輸出30~100kw的車用燃料電池系統(tǒng)，這些系統(tǒng)正是2008年奧運會和2010年上海世博會上推動試運行公交車前進的動力源泉。
如今發(fā)展氫氧燃料電池，實現(xiàn)節(jié)能減排成為了未來的大趨勢，但在新技術的背后，人們卻看到了一些令人擔憂的隱患。2019年5月韓國江原道江陵市一個儲氫罐發(fā)生爆炸，緊接著在6月位于挪威奧斯陸郊外的一座加氫站又發(fā)生爆炸。很多人開始質疑氫氧燃料電池究竟是否安全。
衣院士：因為氫有兩個特點我們要利用。第一它跑得快，氫漏了，很快就擴散到大氣當中。在大氣當中，氫量是向上跑的，在密閉空間我們要加上氫傳感器，同時要加上風機排風。所以說，我們國內要研究廉價的可靠的氫氣傳感器跟風機聯(lián)動，一是密閉空間都加上氫傳感器和風機排空。這樣的話我們做到在千分之五的時候就要把氫排掉。所以目前氫燃料電車（全世界）三萬多輛（車）在世界運行，沒有出現(xiàn)一個把氫爆炸燒掉的。所以我想，氫的安全問題還是可以解決的。
現(xiàn)在世界各地建起的加氫站越來越多，能效更高、可靠性更強的氫氧燃料電池車也不斷推陳出新。但想要搭建更龐大、更便捷的燃料電池網絡，解決氫的儲運問題就成了每個科研人員最關心的問題。然而解決這個問題，衣寶廉卻覺得我們國家有著自己的獨特性。
衣院士：我們要想氫能在國家能源當中起到作用，一定要發(fā)展管道運輸。我們國家西南水電比較豐富，西北太陽能和風能比較豐富，東北也是太陽能和風能比較豐富。來這些地區(qū)電解水制氫，完事兒把氫氣送入天氣管網，就隨著天氣運過來。所以你可以把氫和天然氣一起用，那運輸就很省錢了，就代替了天然氣，減少天然氣進口。需要氫的地方，就可以抽出氫和天然氣的混合物再重整制氫，這樣也沒有運輸問題。
盡管每一項難題在衣寶廉看來都有解決方法，但他深知這些難題并不是一朝一夕就能解決。只有一代代的科研工作者持續(xù)不停地探索前進，才能獲得成功。
衣院士：我對學生的要求就是要做好實驗，尊重實驗事實，實事求是，最好還能夠提升一步，搞出模型。所以有的學生叫我批評的哭了好幾次，到現(xiàn)在還很感謝我，因為什么呢？學生這一段是成長的一個關鍵，一定打好基礎。
盡管已經82歲高齡，但衣寶廉仍然會堅持辦公，走進一線。在他看來，自己最大的愛好就是科研，就算是平日的休閑活動，他也不忘從科學的角度去分享知識，
衣院士：年輕時候沒什么愛好，就是把科研做好，到老了以后嘛，就是健身，每天散散步。我現(xiàn)在愿意照花（給花拍照）發(fā)個微信，就想做點兒科普，都是百度的，百度去查。我也（了解）學習呀！他們有人說我成了植物學家了。
有人說衣寶廉太倔，認定了什么事就一定要做到底。也有人說他跟不上大趨勢，沒有人關注的領域他偏要踏足。更有人說他不會享受生活燃料電池研究埋頭一干就是一輩子。對于這些評價，衣寶廉都欣然接受，因為這其中的喜怒哀樂只有他自己清楚。
衣院士：做科研是一個很苦的事情，我認為這個一點兒不假，但是呢，一旦問題解決了，很高興，如果國家用了產業(yè)化了，那就更高興了。
來源：《我是科學人》視頻
