工作人员展示一块具有自主知识产权的金属双极板。 记者 赖鑫琳 摄
2019年度上海市科技奖励大会颁发的三项特等奖中，高校牵头完成的有两项，分别是上海交通大学牵头完成的上海市技术发明奖特等奖项目“高功率密度燃料电池薄型金属双极板及批量化精密制造技术”、华东师范大学牵头完成的上海市科技进步奖特等奖项目“面向重大工业装备核心控制软件的安全可信保障技术及应用”。
这两个项目都在关键核心技术领域取得突破，为高技术产业和国计民生领域的发展起到重要支撑作用。
“两板三场”创新
双极板是燃料电池的核心部件之一，上海交大科研团队经过15年研发，与上汽集团、新源动力、上海治臻等企业合作研制出具有自主知识产权的金属双极板。这种采用“两板三场”结构设计的双极板是国际首创，其性能指标达到国际先进水平。将它们串联层叠组成的车用电堆，功率为115千瓦，处于国际“领跑”地位，实现了燃料电池汽车的全功率驱动。
高校突破关键核心技术的秘诀是什么?项目第一完成人、上海交大机械与动力工程学院来新民教授认为主要有两点：基础研究的创新策源、与产业界合作的工程实践。
日本、欧洲企业研制的金属双极板都采用“三板三场”结构设计，即用阳极板、隔板、阴极板将氢气场、氧气场、冷却液流场隔开。能否简化这种结构，去掉隔板，改为“两板三场”?在研发早期阶段，交大团队提出这一原创构想。“三块板的用料比较多，不仅增加成本，而且分量重，会影响燃料电池的功率密度。”来新民说。
为实现“两板三场”的构想，交大团队开展持续数年的基础研究，提出“层越设计”等多个原创性理论，让氢气、氧气等气体从进口公用管道进入分配区后，能自行翻过流场，从而省去中间的隔板。经过三代12款双极板研发，“两板三场”结构不断改进，已得到充分的工程验证。目前，沪研双极板的厚度在1毫米以内，功率密度超过3千瓦/升，达到国际领先水平。
材料方面，交大的技术路径也与众不同。日本、欧洲企业用钛合金取代传统的石墨，而我国缺钛，所以交大团队制定了“不锈钢+复合涂层”方案。经过多年摸索，他们发明了钛、铬、氮、碳等多元复合涂层，层数有二三十层之多，每一层的工艺各不相同。
在原创性研究的基础上，交大团队从2009年起与上汽集团、新源动力合作，实施连续5期的燃料电池技术攻关项目。2015年，国内第一辆采用金属双极板的燃料电池轿车在上汽问世。迄今为止，这个产学研合作团队已获中国发明专利授权37件，申请PCT(专利合作条约)专利5件，编制国家标准13项。
打造工控软件“淘宝”平台
长期以来，国内大批设备依赖进口，如何确保重要领域的工控软件不是一个个“黑盒子”，没有后门也没有漏洞?
产业共性技术即通用工具，就像让不同行业的企业都能上淘宝购物一样，在网上获得软件服务。在市科委等部门支持下，作为支撑上海科创中心建设“四梁八柱”的重要创新力量——上海工业控制系统安全创新功能型平台应运而生，成为本市首批推动建设的18个研发与转化功能型平台之一。这个平台的骨干技术团队成员，不少是来自华东师大软件工程学院的教授。他们已开发出系统化的自主可控软件开发工具链，覆盖了重大工业装备核心控制软件开发的全生命周期，为各个行业领域的工控安全保驾护航。近三年来，工具链产品销售额达1.5亿元。
如今，我国航空航天、轨道交通、电力控制等安全攸关领域，都有了中国人自主可控、高度可信的中枢神经。据统计，华东师大牵头项目面向各行各业新增直接经济效益和利润累计超14.2亿元，间接带动千亿元产值的产业效益。(记者 俞陶然 徐瑞哲)
