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近日，財政部、工業(yè)和信息化部、科技部、國家發(fā)展改革委、國家能源局五部門聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于啟動燃料電池汽車示范應(yīng)用工作的通知》，批復(fù)同意京津冀、上海、廣東三大城市群啟動實施燃料電池汽車示范應(yīng)用工作。

這三大示范區(qū)域，是國家五部委從中國近20個城市群爭相報送的方案中綜合多方考慮后精挑細(xì)選的，將承擔(dān)著構(gòu)建氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)鏈條的任務(wù)。

值得關(guān)注的是，在京津冀、上海、廣東三大示范城市群中，山東淄博是唯一一個同時入選的合作城市。

如果說淄博與京津冀尚有距離優(yōu)勢，與上海、廣東則遠(yuǎn)隔千里，緣何三大示范城市群均把淄博這座傳統(tǒng)老工業(yè)城市納入其中？

唯一的入選者

“在京津冀、上海、廣東三大示范城市群中，淄博是唯一同時入選的合作城市，東岳集團(tuán)又是唯一同時入選的企業(yè)。這是因為東岳掌握了氫能燃料電池汽車的關(guān)鍵核心技術(shù)——質(zhì)子交換膜。它被稱為‘氫燃料電池芯片’，是這一產(chǎn)業(yè)鏈條上不可或缺的一環(huán)。”山東東岳未來氫能材料股份有限公司（以下簡稱“東岳氫能”）副總經(jīng)理王振華博士說。

與傳統(tǒng)汽車引擎結(jié)構(gòu)不同，氫燃料電池汽車發(fā)動機(jī)核心是電堆，電堆的關(guān)鍵是膜電極，膜電極主要由質(zhì)子膜、催化層、擴(kuò)散層等構(gòu)成，其中最關(guān)鍵的就是這張薄如蟬翼、只有十幾微米厚的質(zhì)子交換膜——氫氣被注入到電池陽極后，在催化劑作用下，氫氣的電子與質(zhì)子分離，質(zhì)子交換膜選擇性地只允許質(zhì)子通過到達(dá)陰極，電子從外電路到達(dá)陰極，直接產(chǎn)生電力，而并非氫氣燃燒生電。

目前，全球能夠滿足車用氫能燃料電池商用技術(shù)要求、實現(xiàn)量產(chǎn)的，只有兩家公司，山東東岳集團(tuán)是其中之一。

這一切還要從東岳集團(tuán)擁有的“薄如蟬翼、貴如黃金”的兩張膜——離子膜與質(zhì)子膜說起。

上世紀(jì)80年代初，東岳集團(tuán)創(chuàng)始人張建宏從海軍復(fù)員回鄉(xiāng)后，帶領(lǐng)村建筑隊到濟(jì)南一家化工廠做工程。當(dāng)聽說這家化工廠拆除了兩臺生產(chǎn)無水氟化氫的轉(zhuǎn)爐后，張建宏將這兩個“鐵疙瘩”拉回桓臺縣，帶領(lǐng)38個“莊稼漢”開起了鄉(xiāng)鎮(zhèn)化工廠，從此進(jìn)入氟化產(chǎn)業(yè)。后來，他們又投建了中國第一套單體年產(chǎn)3000噸的聚四氟乙烯工廠。

2003年，在杭州召開的一次氟材料會議上，時任東岳集團(tuán)總裁劉傳奇介紹了聚四氟乙烯產(chǎn)品的相關(guān)情況，引起了在座的上海交通大學(xué)化工學(xué)院張永明博士的興趣。當(dāng)時，張永明正研發(fā)全氟離子膜，東岳集團(tuán)生產(chǎn)的聚四氟乙烯單體，正是離子膜的關(guān)鍵原料之一。

張永明懷著試試看的心情，提出合作研發(fā)離子膜。令他意外的是，東岳集團(tuán)董事長張建宏在一周內(nèi)就同意了他提出的所有條件。非但如此，張建宏還承諾，“項目研發(fā)用什么樣的人、安排什么工作崗位和職務(wù)、給予什么樣的工資待遇，完全由你決定。”

2003年8月，張永明在第一次提出合作短短20多天后，便來到東岳，正式投入到離子膜的研發(fā)。

原化工部副部長李勇武曾回憶說：“全氟離子膜是一個國家級難題，被列為化工部十大科技難題之首。從‘七五’開始，3個五年計劃都沒能攻關(guān)下來，后來試圖購買、用市場去換外國技術(shù)，都沒有成功。”

當(dāng)時中國氯堿產(chǎn)能已達(dá)兩千多萬噸，已是氯堿大國。但氯堿裝置需要每兩年更換離子膜一次，每次換膜，成本高達(dá)數(shù)千萬元。也因此有人稱“整個中國氯堿工業(yè)，一直在為國外的離子膜打工。”

為保工業(yè)安全，國家不得不保留早已過時、約占總產(chǎn)能15%的隔膜工藝產(chǎn)能，以備不時之需。

2009年，隨著東岳氯堿離子膜的量產(chǎn)和萬噸氯堿裝置投產(chǎn)，進(jìn)口離子膜價格應(yīng)聲大降45%。國家發(fā)改委當(dāng)即下文，一次性全面淘汰了隔膜工藝氯堿產(chǎn)能。

2008年，溫哥華AFCC公司（奔馳—福特車用燃料電池公司）一專家回國考察，張永明教授將其邀請到東岳集團(tuán)。溫哥華被業(yè)界稱為全球氫燃料電池“發(fā)源地”“大本營”，聚集了眾多研發(fā)機(jī)構(gòu)和知名企業(yè)。

這位華人專家詳細(xì)介紹了氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展、市場應(yīng)用前景以及AFCC。這引發(fā)了張建宏和張永明的濃厚興趣。

原來，氯堿離子膜與燃料電池質(zhì)子膜分屬兩大產(chǎn)業(yè)，卻同屬氟化產(chǎn)業(yè)，有著共同的原料——全氟磺酸樹脂。東岳集團(tuán)研發(fā)離子膜過程中，已擁有了從螢石到四氟乙烯、再到全氟磺酸樹脂的上游產(chǎn)業(yè)鏈條，向下游研發(fā)事半功倍；AFCC則能根據(jù)汽車公司實際市場應(yīng)用，提供技術(shù)指導(dǎo)、試驗評價以及改進(jìn)意見——這等于為上游核心部件的研發(fā)提供了與汽車產(chǎn)業(yè)需求相對接的方向。

眼看氯堿離子膜研發(fā)已近成熟，張建宏和張永明又組建起新的研發(fā)團(tuán)隊，著手攻關(guān)質(zhì)子膜。

“從0到1的研發(fā)，太燒錢了”

東岳集團(tuán)研發(fā)離子膜與質(zhì)子膜，相似之處是，攻關(guān)的都是“卡脖子”的關(guān)鍵技術(shù)，難度巨大；不同的是，氯堿離子膜市場廣闊，而作為氫燃料電池核心部件的質(zhì)子膜，當(dāng)時幾乎看不到應(yīng)用前景，甚至多個汽車巨頭中途離場，即使研發(fā)成功，也不一定就能帶來相應(yīng)的收益。

作為后來者，張建宏提出了“以高補(bǔ)晚——引進(jìn)高新技術(shù)縮短行業(yè)差距，以大補(bǔ)晚——擴(kuò)大規(guī)模、提高產(chǎn)量；以快補(bǔ)晚——用其他企業(yè)1/3的時間投入生產(chǎn)”的趕超措施。

起步階段，東岳集團(tuán)只能在實驗室從研發(fā)手動質(zhì)子膜開始，同時對標(biāo)先進(jìn)公司的技術(shù)路線。但東岳也有自己的優(yōu)勢——多年氟化產(chǎn)業(yè)的技術(shù)經(jīng)驗儲備，能夠自行生產(chǎn)原料。

研發(fā)是一項高額的風(fēng)險投資：張建宏劃撥100萬元，專門用作張永明課題經(jīng)費，投資1億元建了國內(nèi)一流的研究院。東岳從北大、清華、中科院等引入了260多名博士、專家，到淄博安家落戶，又分別在上海、北京、深圳、日本、加拿大、德國建立6個研發(fā)中心……有一年研發(fā)項目投入高達(dá)5億元以上，而東岳集團(tuán)當(dāng)時年銷售收入只有8個億。

前沿科技的研發(fā)，宛如在岔路眾多的山道上前行。東岳集團(tuán)首先攻關(guān)的，是當(dāng)時占據(jù)全球主流的均質(zhì)膜技術(shù)。眼看著小批量生產(chǎn)試驗已經(jīng)完成，產(chǎn)品性能也令人滿意，可2012年應(yīng)用增強(qiáng)材料的復(fù)合膜，以強(qiáng)度更高、壽命更長、性能更優(yōu)，獲得了業(yè)界與市場的廣泛認(rèn)可，東岳集團(tuán)不得不急打方向、改換路線。

“研發(fā)最大的風(fēng)險就在于路徑的選擇。一個產(chǎn)品最終能否從實驗室走向市場，取決于成本、壽命、性能等綜合指標(biāo)能否達(dá)到客戶需求，有時研發(fā)就像走到一個岔路口，有的路徑在單一指標(biāo)上具有優(yōu)勢，可沿著這條岔路走下去，卻發(fā)現(xiàn)其他指標(biāo)無法滿足。只好退回到岔路口，從頭開始……”東岳氫能研究所所長王麗坦言，質(zhì)子膜研發(fā)經(jīng)歷了幾十個重大關(guān)口，只有每個路口都選對了，才能成功。

研發(fā)，對標(biāo)，改進(jìn)，再研發(fā)，再對標(biāo)，再改進(jìn)……至今，張永明已數(shù)不清自己在研發(fā)中遇到多少棘手的難題，在實驗室度過了多少個不眠之夜。但每逢挫折、困難，甚至研發(fā)陷入停滯時，張建宏與東岳集團(tuán)從未動搖。

隨著全球碳中和時代來臨，氫能汽車市場前景逐漸明朗。2012年AFCC在全球展開了一場大篩選，包括中國東岳集團(tuán)，美國戈爾公司、杜邦公司，日本旭硝子公司，德國巴斯夫公司等十幾家企業(yè)，送交樣品參與評測。最終，東岳集團(tuán)“通關(guān)”，雙方開始簽約合作進(jìn)行量產(chǎn)穩(wěn)定性、適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)的攻關(guān)。

2016年11月27日，AFCC燃料電池首席執(zhí)行官安德魯斯來到東岳集團(tuán)，親手將燃料電池膜成功突破6000小時壽命加速測試的證書交給張建宏。雙方還簽署《聯(lián)合開發(fā)協(xié)議》，全面深化戰(zhàn)略合作。

在張建宏看來，拿到這張證書，意味著東岳燃料電池膜達(dá)到全球一線水平，可用于奔馳、福特的量產(chǎn)氫燃料電池汽車，也意味著拿到了進(jìn)軍全球氫燃料電池汽車市場的“通行證”。

目前，全球通過測試的只有兩家公司，除東岳外，另一家是美國戈爾公司。

業(yè)界公認(rèn)質(zhì)子膜有兩大主要優(yōu)勢，一是性能好，二是壽命滿足長時間應(yīng)用要求——這就有了成本、經(jīng)濟(jì)性保證，也就能打通市場化、產(chǎn)業(yè)化的阻隔。“為什么質(zhì)子交換膜，中國只有東岳一家做？因為研發(fā)太難、路線長、耗時長。十多年至今還在賠錢，年年賠幾千萬。如果不是有東岳集團(tuán)的支持，研發(fā)不可能持續(xù)。”如今已是東岳集團(tuán)首席科學(xué)家的張永明感慨。

不過，談及兩張膜的研發(fā)，張建宏卻坦言，“對于民營企業(yè)來說，特別是創(chuàng)業(yè)過程中缺乏積累的時期，我不建議大家搞0到1的原始創(chuàng)新，因為太燒錢了，不確定性太強(qiáng)，一般民營企業(yè)搞不了。”

產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)

前沿技術(shù)的研發(fā)，最終是為了市場化和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，2017年東岳集團(tuán)專門設(shè)立了東岳未來氫能材料有限公司。

氫能成為未來主流能源的趨勢，也已日漸清晰：中國政府做出了“碳達(dá)峰、碳中和”的承諾，并于2019年將氫能寫入政府工作報告；美國、日本、德國、韓國等，也均公布了發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的行動目標(biāo)及技術(shù)路線圖。有關(guān)統(tǒng)計顯示，2019年國內(nèi)共生產(chǎn)燃料電池商用車超過3000輛，生產(chǎn)和應(yīng)用規(guī)模躍居全球第一。

2020年11月18日，東岳氫能質(zhì)子交換膜生產(chǎn)線一期工程投產(chǎn)，一期工程年產(chǎn)量為50萬平方米，二期工程預(yù)計今年可投產(chǎn)。項目全部達(dá)產(chǎn)后，年產(chǎn)能可達(dá)150萬平方米，每年可支撐10萬輛氫能汽車的需求，將成為全球重要的質(zhì)子膜生產(chǎn)基地。

按照每輛氫能汽車使用10-15平米質(zhì)子膜，每平米質(zhì)子膜1000元粗略估算，整個項目可產(chǎn)生15億元銷售收入。

目前，東岳氫能的質(zhì)子膜大部分在國內(nèi)市場銷售，并已進(jìn)入福特奔馳供應(yīng)商目錄、就具體商務(wù)條款進(jìn)行談判。“相比國際其他競爭對手，東岳的優(yōu)勢在于，形成了從原料、中間體、單體、聚合物到成膜技術(shù)等氟化工全產(chǎn)業(yè)鏈條，既能從上游保證質(zhì)子膜原料的供給，也能從下游產(chǎn)品設(shè)計出發(fā)，將上游原料作為變量，滿足市場需求。”王麗說。

不過，任何一項前沿技術(shù)能否從實驗室走向市場，不僅在于關(guān)鍵技術(shù)的單點突破，更在于整個鏈條均衡發(fā)展，形成產(chǎn)業(yè)的閉環(huán)。氫能產(chǎn)業(yè)鏈，包括上游氫氣制取、儲存、運(yùn)輸，中游燃料電池系統(tǒng)及零部件生產(chǎn)制造，下游氫燃料電池應(yīng)用等環(huán)節(jié)，絕非某家企業(yè)一己之力所能為。

“國家要求必須突破關(guān)鍵核心技術(shù)，打造自主可控的產(chǎn)業(yè)鏈，支持跨區(qū)域強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。這為東岳帶來了重要發(fā)展機(jī)遇。”張建宏介紹，東岳與全國50余家下游優(yōu)勢企業(yè)簽訂了合作意向書。

東岳氫能副總經(jīng)理王振華表示，一方面，參與示范的企業(yè)可獲得政府政策鼓勵和獎勵支持，另一方面，能夠助推東岳燃料電池膜的市場化推廣，提升產(chǎn)銷量和顯性效益。與此同時，大規(guī)模、成體系的示范應(yīng)用，將實現(xiàn)批量化過程中的技術(shù)迭代和完善，促使東岳燃料電池膜在技術(shù)性能、質(zhì)量水平等方面進(jìn)一步突破。

事實上，東岳集團(tuán)所在的淄博，已率先推動氫能汽車市場化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)，將氫能作為城市的“一號工程”重點扶持。

作為氫能大省，山東年產(chǎn)氫氣260萬噸，居全國首位。老工業(yè)城市淄博氫氣年產(chǎn)量約48萬噸，占18.46%，僅氯堿副產(chǎn)氫氣年產(chǎn)量就達(dá)3.2萬噸，供氫成本持續(xù)穩(wěn)定在35元/公斤左右，具有一定的價格優(yōu)勢。

2019年9月18日，東岳集團(tuán)與國內(nèi)氫燃料電池發(fā)動機(jī)龍頭企業(yè)——北京億華通科技股份有限公司簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，在淄博合作共建氫能產(chǎn)業(yè)園，形成從燃料電池電控，到燃料電池系統(tǒng)、電堆以及關(guān)鍵部件（膜電極、雙極板）的一體化產(chǎn)研結(jié)合體系，打造自主可控的氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈。

同時，淄博還引入了愛德曼燃料電池發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)化項目、吉利汽車年產(chǎn)15萬輛新能源高端商用車項目，全力打造以東岳集團(tuán)為中心的淄博氫燃料電池關(guān)鍵部件及材料產(chǎn)業(yè)集群。 

原標(biāo)題：東岳掌握“氫燃料電池芯片”，創(chuàng)始人坦言研發(fā)太燒錢