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从质子交换膜产业化看企业的自主创新
时间:2006年04月17日10:46 我来说两句(0)  

 
财经博客 张军“国有制”的喜宴 艾葳2007年中国股市是属于散户的年代
来源:搜狐财经】 【作者:郭励弘

  内容摘要:具有自主知识产权的质子交换膜中试成功,无论在技术方面还是在经济方面都蕴含着相当重大的意义。这一自主创新的技术成果能不能获得规模化、产业化的发展,则在很大程度上取决于政府能不能帮助企业突破体制障碍。

  关键词:自主创新 氢能源 燃料电池

  燃料电池是新兴能源产业(氢能)的发动机。在超过6种(按电介质的种类划分)燃料电池技术中,人们关注最多、汽车领域最感兴趣的,是质子交换膜燃料电池(PEMFC)。长期以来,燃料电池产业化最主要的障碍是生产成本过高,而在PEMFC的成本构成中,质子交换膜占的比重最大。

  上海交大化学化工学院在认真总结氯碱质子膜10年攻关经验的基础上,于2000年开始联合山东淄博市东岳公司进行面向产业化的实验开发,2004年初完成了质子膜材料的小试研究。为了加速研究进程,科技部于2004年6月将该研究列为863重大支持项目。现在项目组已经突破一系列核心技术,建成了年产50吨的实验装置,可以满足 2.5万辆电动汽车所需要的质子膜。我国由此已经成为全球第二个能够供应燃料电池全氟质子膜材料的国家。

  此前,美国杜邦公司是唯一能够批量化供应质子交换膜的企业。经日本丰田公司和德国Fuma. Tch公司分别检测,东岳公司生产的质子交换膜与杜邦公司著名产品Nafion12相比较,性能更为优越。更由于东岳公司掌握了相当大的成本优势,杜邦公司不但下调了质子膜的销售价格,而且多次到东岳公司洽商合作事项。

  50吨级的中试成功之后,东岳公司迅速开展千吨级的产业化研究,争取在氢能领域中占据关键材料的主导地位。值此技术研发获得突破之际,从技术经济的视角探讨质子交换膜产业化发展的前景,探讨企业自主创新的努力及障碍,或许不无补益。

  一、政府在技术研发中的第一推动力非常重要

  燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置。其最大特点是反应过程中不涉及到燃烧,能量转换率高达60%~80%,实际使用效率则是普通内燃机的2~3倍。燃料电池是唯一同时兼备无污染、高效率、适用广、无噪声和能够连续工作的动力装置,有望在国防和民用的电力、汽车、通信等多领域发挥至为重要的作用。业内人士认为,燃料电池技术在21世纪的冲击影响,会类似于20世纪上半叶内燃机所起的作用。氢能是最可能全面取代石油的能源。

  上个世纪90年代,各国开始加强对氢能的投资。如同其他高新技术的产业化进程一样,政府的第一推动力对于燃料电池技术发展非常关键。政府的推动作用主要表现为:为前商业化的研究提供资金、鼓励技术交流、创造激励机制、成为燃料电池早期的使用者。在各国政府的推动之下,出现了一批燃料电池应用计划、氢能示范工程、民间的合作组织或协会等等。

  1、美国

  2002年,美国能源部建立了“氢、燃料电池和基础设施技术规划办公室”,提出了《向氢经济过渡的2030年远景展望报告》。布什总统在2003年国情咨文中宣布一个新的计划项目,该项目用于确保美国成为氢能源汽车的世界领导者。总统批准12亿美元用来支持从2002年到2007年的燃料开发工作。

  美国一些州政府对氢能源极为热衷。其中,通过发展“信息高速公路”催生了硅谷和信息经济的加利福尼亚州,更期待着通过发展“氢高速公路网”而实现氢经济的跨越式增长,并解决加州的能源安全和经济安全问题。计划要在遍及全州的主要高速公路上,大约每隔20英里建一个加氢站,总共修建150~200个加氢站。目前,加州已建和在建的加氢站近40个,在路上试跑的燃料电池汽车数量也居全球之冠。

  2、欧盟

  2002年10月,由负责能源运输的欧盟副主席和研究专员共同组成了一个高水平专家组,成员由欧盟大的能源、汽车和研究机构等的代表组成,主要评价氢和燃料电池对西欧可持续资源系统的潜在的贡献。2003年,欧盟发布了一份关于氢发展构想的报告和行动计划。

  2003年末,欧盟宣布了28亿欧元用于氢能源方面的研究计划,规定到2007年氢研究项目投入5亿欧元,另外的12亿欧元在2007年至2012年支付。

  3、日本

  日本从1993年启动世界能源网络WE-NET,于2002年完成。这是一个世界范围的可再生能源生产、运输的交流平台,是相关氢研发的主要制定者和执行者。WE-NET对氢能源各个方面都有详尽的计划,其中包括氢能源的生产、储存、运输和使用。

  2002年日本几大政府部门联合所有的大型汽车制造商和日本能源公司,发起氢能&燃料电池实证示范工程JHFC。这是一个政府多年资助的示范工程,主要评估燃料电池汽车技术和对氢基本设施的建设。JHFC由经济、贸易、工业部门指导,车辆测试由日本汽车研究协会监督,氢的基础设施评估由日本工程发展协会监督。为支持氢基础设施的建设,日本政府已经决定在2005年调整它的运输和消费者安全规则。

  4、中国

  在我国,燃料电池技术和示范项目同样得到政府部门的大力支持。2000年,全球环境基金批准了第11号业务规划,支持5个发展中国家的燃料电池公交车示范工程,中国是受援国之一。2000年科技部启动的973项目列入了“氢能的规模制备、储运及相关燃料电池的基础研究”。2001年2月科技部启动了总投资24亿元的863计划电动汽车重大专项,其三大任务之一就是建立燃料电池汽车产品技术平台。

  对于我国电动汽车、电池燃料车的技术进展,科技界人士是比较有信心的。863电动汽车重大专项总体组组长万钢教授认为,我国内燃机汽车技术与国际先进水平有20年差距,混合动力汽车差距为5年,燃料电池车只有2年左右差距,“经过近4年两个阶段的组织实施专项,我国的电动汽车水平已接近国际先进,在某些关键零部件方面甚至超过国外。”(2005年7月6日《第一财经(相关:理财 证券)日报》)

  但是另一方面,主要受经济体制拖累,高新技术的产业化多年以来始终是我国的劣势。技术可以超越,体制无法超越。政府的第一推动力固然十分重要,但其作用毕竟局限于技术推动,不可能代替企业去实现产业化发展。万钢教授就曾经不止一次表示了他的担忧:“整车的产品化开发尚有较大差距,应加快推进产品化进程。”

  二、中国的企业未能成为研发的中坚

  有三个主要环节构成了氢经济的产业链——燃料电池、燃料电池汽车、氢能源。在所有三个环节里,市场经济国家都是大公司在扮演着实验开发的主角,而中国的企业则不大活跃。

  首先,全世界大概有100多个燃料电池制造商,其中仅巴拉德公司就投资10亿美元与克莱斯勒和福特合作10年,预计到2013年其氢燃料汽车将商业化并实现赢利。我国尽管有约60家研究所和大学在从事燃料电池的研究,但真正以企业方式进行实验开发的唯有上海神力科技公司,目前也仅具备年产30台燃料电池发动机的能力。

  其次,美国、欧洲、日本的所有大汽车公司和部分小公司都有正在进行的氢燃料汽车的项目。民间研发的花费远远多于政府的投资,全球正在试验的燃料电池车已有600~800辆。而在我国,自主研发燃料电池整车的仍然是大学和神力公司。所以我们看到,在全球环境基金支持的“中国燃料电池车示范工程”中,首先中标的是戴姆勒-克莱斯勒公司的大巴,然后是“清华大学和神力公司共同研制”的大巴,以及“同济大学和神力公司联合研制”的轿车。

  最后,国外以能源公司为主的大企业积极参与氢能的商业开发。例如,早在1998和1999年,壳牌公司和BP公司就针对氢能源各自建立了不同的商业计划,它们并签署协议开展氢能源研发和革新技术项目研究。壳牌公司计划到2006年投资超过10亿美元,并于2003年4月在雷克雅未克建成了世界第一个加氢站。除了主要的石油公司,Stuart能源公司、林德、空气产品和化学公司等都广泛参与零售,而建设加氢站和氢公路已成为能源公司使氢能商业化的进一步活动标准。但是在我国,未见能源公司介入氢能开发的有关报导。

  总之,市场经济国家的企业是技术集成的平台,它们在氢能产业链各个环节的研发和商业化中起着主导作用。而在我国,政府的第一推动力只能激活科研单位,企业甚少响应。这种情况已经成为常态,不单单是氢经济中特有的现象。

  普遍地来说,我国的企业由于R&D投入过低而无力自主研发。表现为第一,大中型工业企业R&D经费占销售额的比例在0.7%左右,仅为工业化国家的1/5;按国际上比较流行的观点,这一指标低于1%的企业通常难以生存。第二,企业执行的R&D投入占全国R&D总投入的比例,大体上比美国和日本低10个百分点。在基础研究、应用研究、实验开发这三个R&D阶段中,企业不仅没有深入到第二阶段的应用研究,而且在第三阶段的实验开发中也仅占77%;我国是企业R&D不能覆盖实验开发的唯一国家。能不能大大提高企业R&D投入的强度,主要取决于财税制度和金融制度,不是在科技范围内能够解决得了的。也就是说,企业能否成为实验开发的中坚,关键在经济体制。

  中试难,产业化更难。唯其难,所以东岳公司在燃料电池关键材料上的产业化进展,就显得尤为难能可贵。

  三、东岳公司质子交换膜产业化的展望

  东岳公司是一家技术突破能力很强的高新技术企业,每年的R&D投入都占到销售收入的10%左右。

  公司着眼于绿色环保事业,与清华大学联手,率先在国内推出绿色环保制冷剂系列产品,获得国家技术发明奖,并被美国SNAP计划认可推广使用,获得国际统一编号。同时,公司致力于高分子材料的研制和开发,整合了国内外先进技术的万吨聚四氟乙烯及其聚合物的生产装置,有六项技术填补国内空白,结束了我国含氟高分子材料主要依靠进口或低档次小规模生产的历史,达到世界先进水平。

  东岳公司具有自主知识产权的质子交换膜中试成功,无论在技术方面还是在经济方面都蕴含着相当重大的意义。这一自主创新的技术成果能不能获得规模化、产业化的发展,则在很大程度上取决于政府能不能帮助企业突破体制障碍。

  (一)质子交换膜产业化发展的三大方向

  1、使中国在氢经济中据有一席之地

  通常能源转换需要数十年时间。要实现氢经济,仍存在许多相关的问题,例如:集中还是分散生产氢;氢汽车的研究、发展和市场问题;改进燃料电池技术问题;基础设施(燃料运输和加氢站)问题等等。氢能源的商业化和市场突破,依赖于这些复杂的因素的相互影响程度,以及成本、功率、能量存储密度和车辆的成本、性能、行驶范围、安全等。而且,如果世界某一部分地区氢能源和燃料电池发展得到突破,将不可避免地影响全球经济的进程。

  近年来由于石油价格飞速上涨,已经有论者强调向氢经济转移的紧迫性和可行性。“今天,石油供应量占世界能源需求总量的40%和交通运输需求的90%。今后15年全球经济增长将使石油能源所占份额增加到60%,小汽车数量将从今天的7亿辆增加到12.5亿辆,成为石油消费增长的主要因素。……依赖石油的经济存在很多弊端,已危及全球经济的可持续发展。依靠氢能的经济是一个及时、切实可行的选择,氢将是未来全球经济增长和繁荣的发动机。从石油经济向氢经济过渡应尽快实现,它需要广泛的国际合作。”(The Futurist,March-April 2005 李文虎 编译)

  东岳公司的质子交换膜,正是全球性突破的一个组成部份。它将大大降低这一关键材料的供应价格,从而加速燃料电池的商业化。

  2、改变国外公司垄断我国氯碱用质子膜的状况

  氯碱工业的核心是电解槽,电解槽的核心则是质子膜。我国是全球第二大氯碱生产国,氯气和烧碱的产能已经超过2000万吨/年,并且在近些年内将超过美国成为第一氯碱大国。但是迄今为止,我们使用的每一平方米氯碱用质子膜都是美国或日本的垄断产品,另还有70%的生产装置采用污染严重、能耗高的隔膜技术。

  东岳公司已经制成氯碱实验用膜,实现规模化生产之后,将结束氯碱工业质子交换膜完全依赖进口的局面,解除掉一个重要基础产业的重大隐患。

  3、开发便携燃料电池市场

  目前,全球信息技术飞速发展,终端设备日新月异。笔记本电脑、摄像机、新一代手机等便携式设备都对大容量便携电池提出了要求,这些要求也只有燃料电池才能满足。因此,东芝、日立、三洋、三星、西门子、MTI MicroFuel Cells Inc.、佳能、杜邦等公司正在进行激烈的竞争,首期目标是从2007年开始,将大容量便携式燃料电池大规模推向市场。

  东岳公司挟核心材料质子交换膜的优势,通过燃料电池相关技术的研发,完全有条件跻身于便携燃料电池这一现实的市场。

  (二)为企业自主创新清除制度障碍

  为了推进上海交大与东岳公司的联合研发,科技部已通过863重大项目给予了有力的支持。为了加快质子交换膜的产业化进程,山东省和淄博市也为东岳公司提供了一系列政策扶持。

  但是应该看到,由于经济体制的诸多弊端,致使我国的技术创新与工业化国家有显著差距。长期以来对于科技成果转化不力的现象做过不少探讨,今天又把它归结为“提高企业自主创新能力”,可是问题依然如故;其根本原因在于体制性缺陷只有通过实质性的体制改革才能解决,舍此别无它途。

  如果科技部门和地方政府能够以东岳公司为试点破除一些制度障碍,小而言之对于质子交换膜的产业化发展,大而言之对于所有类似企业的自主创新,都会是一个较强的推动。

  1、以东岳公司为平台,推进便携电池的技术集成

  高新技术的产业化,意味着新技术(包括新工艺、新流程、新装备)的系统集成,以及随之而来的规模化生产。这一过程属于R&D的第三阶段,也就是实验开发阶段,在市场经济国家毫无例外是由企业作为系统集成的平台。

  我国以往的科研经费分配办法不太区分研发阶段。即使是属于实验开发阶段的经费,也仍然以分散配置的方式撒给科研院所或高校,形成了一些不知有没有产业化前景的单项“技术”,只能由专家来鉴定这些“技术”到底是“国际先进”还是“国内领先”。实际上,基础研究的成果固然主要靠专家鉴定,实验开发的成果应该主要由市场鉴定。以科研单位为主来搞实验开发,用专家鉴定来代替市场鉴定,这是许多“技术”一旦完成鉴定就束之高阁的主要原因之一,也是许多“成果”无法向企业转让的主要原因之一。

  东岳公司已经证明了它实现技术集成的能力,也已经把便携式燃料电池的研发和产业化纳入视野。如果科技部门的燃料电池研究经费能以东岳公司为系统集成平台,实行适度倾斜的扶持政策,将会产生很有意义的对照结果。

  2、打通权益资本融通渠道

  东岳公司虽然掌握了质子交换膜的核心技术和成本优势,但是它所面对的竞争对手无一不是资本雄厚的跨国公司,机遇期不会很长。像所有高技术企业、民营企业一样,东岳公司在产业化征程上的最大困难,是融资环境恶劣,资金严重不足。其中,权益资本融通是个关键;只要有了足够的权益资本,债务资金融通也就比较容易了。

  股票是权益资本融通的主要形式。台湾有股份公司15.9万家,而大陆31个省市自治区仅有6300家(工业口),是台湾一省的二十五分之一,这足以说明我们的企业面临着什么样的融资困境。

  根据《公司法》,省级政府有权审批民营的股份有限公司,但只限于“发起设立”即私募设立。因此在一省的范围之内,制度化地引导民营企业以私募方式发行股票,是有法律保障的;其中净资产额较高的股份公司,也同时拥有了发行公司债券的资格。由此可以看出,大力推行民营企业从有限责任公司向股份有限公司转制,将极大缓解这些企业的资金困境。

  更进一步,由于私募设立的公司不是上市公司,所以需要规范建立这些非上市股票的交易制度和交易场所。省级政府如果推行这一改革措施,同样也在《公司法》、《证券法》的允许范围之内,但需要报中央政府批准。山东省的产权交易市场比较活跃,淄博市的股票柜台交易曾经走在全国前列;通过改革建立起区域性的股票柜台交易场所,交易非上市公司的股票,是很有希望的。

  技术经济研究部 郭励弘

  参阅资料

  (1) 中国电动汽车网 http://www.chinaev.org

  (2) 中国新能源网 http://www.newenergy.com.cn

  (3) 司久岳:美倡导替代能源大力研发氢燃料汽车。新华社洛杉矶2005年6月11日电

(责任编辑:任宁)



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