在社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，隨之而來(lái)的不僅是人類(lèi)文明的進(jìn)步，更是人類(lèi)賴(lài)以生存的生態(tài)環(huán)境、空氣逐漸惡化，以及能源逐漸枯竭的問(wèn)題。

    生態(tài)環(huán)境的污染和能源的消耗主要來(lái)源于汽車(chē)，隨著城市交通需求的不斷增長(zhǎng)、居民收入水平的不斷提高，汽車(chē)成為我國(guó)城市居民的日常交通工具，保有量不斷增長(zhǎng)。根據(jù)公安部交通管理局統(tǒng)計(jì)，截至2017年3月底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量首次突破3億輛，其中汽車(chē)突破2億輛，僅次于美國(guó)位居世界第二。全國(guó)有49個(gè)城市汽車(chē)保有量超過(guò)100萬(wàn)輛，北京、成都、重慶、上海、蘇州、深圳6個(gè)城市的汽車(chē)保有量更是超過(guò)300萬(wàn)輛。

    汽車(chē)保有量的快速增長(zhǎng)給城市環(huán)境和交通運(yùn)行帶來(lái)巨大壓力。根據(jù)《中國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境管理年報(bào)2017》的數(shù)據(jù)顯示，2016年全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染物初步核算為4472.5萬(wàn)噸，其中一氧化碳3419.3萬(wàn)噸，碳?xì)浠衔?22.0萬(wàn)噸，氮氧化物577.8萬(wàn)噸，顆粒物53.4萬(wàn)噸。汽車(chē)是機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放總量的主要貢獻(xiàn)者，其排放的一氧化碳和碳?xì)浠衔锍^(guò)80%，氮氧化物和顆粒物超過(guò)90%。環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的城市大氣顆粒物源解析結(jié)果則表明，北京、上海、杭州、廣州和深圳的機(jī)動(dòng)車(chē)排放為首要來(lái)源，占比分別達(dá)到31.1%、29.2%、28.0%、21.7%和41.0%。南京、武漢、長(zhǎng)沙和寧波的機(jī)動(dòng)車(chē)排放為第二大污染源，分別占24.6%、27.0%、24.8%和22.0%。重污染期間，機(jī)動(dòng)車(chē)排放的貢獻(xiàn)率比日常情況更為顯著。機(jī)動(dòng)車(chē)污染已成為城市空氣污染的重要來(lái)源，是造成灰霾、光化學(xué)煙霧污染的重要原因。

    那么人類(lèi)要生存、要發(fā)展，就必須制止生態(tài)環(huán)境的繼續(xù)惡化，尋求高效、清潔的新型能源來(lái)替代原有能源已迫在眉睫、刻不容緩。

    燃料電池(fuelcells，F(xiàn)Cs)是繼火電、水電和核電之后的第四代發(fā)電技術(shù)。它是一種將儲(chǔ)存在燃料(如氫氣)和氧化劑(如氧氣)中的化學(xué)能，通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)發(fā)電裝置。它是唯一同時(shí)兼?zhèn)錈o(wú)污染、高效率、適用廣、無(wú)噪聲和具有連續(xù)工作和模塊化的動(dòng)力裝置，被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的高效清潔發(fā)電技術(shù)，如圖1所示。

    目前，我國(guó)已加入同發(fā)達(dá)國(guó)家在清潔能源研究開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)。“燃料電池發(fā)電技術(shù)”被列入《科技發(fā)展“十五”計(jì)劃和2015年遠(yuǎn)景規(guī)劃》。中國(guó)科學(xué)院?jiǎn)?dòng)科技創(chuàng)新戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃重大項(xiàng)目——“大功率質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)及氫源技術(shù)”。中科院和科技部為這項(xiàng)21世紀(jì)首選的潔凈、高效的發(fā)電技術(shù)投資逾1億元人民幣。這標(biāo)志著中國(guó)科學(xué)家在21世紀(jì)初為氫能時(shí)代的到來(lái)做好了準(zhǔn)備。

    燃料電池（FuelCell），是一種發(fā)電裝置，干電池、蓄電池是一種儲(chǔ)能裝置，是把電能貯存起來(lái)，需要時(shí)再釋放出來(lái)。是兩種截然不同的兩種裝置，燃料電池正如其名，是繼續(xù)添加燃料以維持其電力，所需的燃料是“氫”，其之所以被歸類(lèi)為新能源，原因就在此。氫燃料電池堆棧作為一個(gè)電化學(xué)反應(yīng)池，其最為關(guān)鍵的技術(shù)核心為“質(zhì)子交換薄膜”。

    質(zhì)子交換薄膜位于陰陽(yáng)兩極板的中間，在這層薄膜的兩側(cè)緊貼著催化劑層，氫氣由燃料電池的陽(yáng)極進(jìn)入，氧氣（或空氣）則由陰極進(jìn)入，經(jīng)由催化劑的作用，使得陽(yáng)極的氫分子分解成兩個(gè)質(zhì)子（proton）與兩個(gè)電子（electron），其中質(zhì)子被由陽(yáng)極進(jìn)入的氧氣，并由催化劑的作用分解的氧原子“吸引”到薄膜的另一邊。電子則會(huì)流動(dòng)轉(zhuǎn)移，經(jīng)由外部電路形成電流后，到達(dá)陰極。在陰極催化劑之作用下，質(zhì)子、氧及電子，發(fā)生反應(yīng)形成水分子，因此，水可說(shuō)是燃料電池唯一的排放物，是真正意思上的零排放，無(wú)污染的新型能源。

    在生產(chǎn)燃料電池關(guān)鍵技術(shù)就在于雙極板、質(zhì)子交換薄膜等部件封裝。這些構(gòu)件含有眾多微細(xì)導(dǎo)氣孔，涂膠工藝的微量化、精準(zhǔn)性，決定了電池電堆的密封性能。良好的密封性能，不僅能縮減結(jié)構(gòu)件尺寸，提高電池能量密度，而且還能提高燃料電池的使用壽命。

    世椿智能在針對(duì)于燃料電池堆的密封裝配做了大量的研發(fā)工作、還建立了雙極板在點(diǎn)膠生產(chǎn)中的關(guān)鍵工藝，研發(fā)高效、高可靠性的精準(zhǔn)涂膠成套裝備，同時(shí)，研發(fā)上下游的物料分選、上料、貼合、鎖附、熱壓、檢測(cè)等自動(dòng)化設(shè)備，構(gòu)成一條完整的燃料電池封裝生產(chǎn)自動(dòng)化產(chǎn)線，如圖2所示。

    涂膠，我們研發(fā)了點(diǎn)膠機(jī)器人采用了日本的HTK高精度引動(dòng)器，扎實(shí)、高鋼性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，日本松下伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，德國(guó)進(jìn)口高精度微量點(diǎn)膠閥，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)上下料，自動(dòng)對(duì)位，自動(dòng)點(diǎn)膠，其點(diǎn)膠精度可達(dá)到±0.05mm。

    陰陽(yáng)兩極板的粘合，我們研發(fā)了全自動(dòng)貼合機(jī)器人，我們自主研發(fā)了單軸運(yùn)動(dòng)機(jī)器人，研磨級(jí)絲桿及配合日本松下伺服電機(jī)，以及配合倍數(shù)鏈的輸送，其陰陽(yáng)兩極板的貼合精度可達(dá)到±0.05mm。

    膠水的固化，我們最先采用了立式烘烤爐，恒溫控制在3%度的溫控精度，膠水固化后，膠條的精度可達(dá)到±0.05mm。

    由于燃料電池的封裝對(duì)膠條的精度要求高，對(duì)其密封性能要求更為苛刻，對(duì)此，我們還研發(fā)了在線式膠形檢測(cè)機(jī)器人和密封性檢測(cè)機(jī)器人。膠形檢測(cè)機(jī)器人可識(shí)別的膠形精度高達(dá)±0.005mm，密封性檢測(cè)機(jī)器人的識(shí)別精度可達(dá)到±0.5%。篩選機(jī)器人是對(duì)檢測(cè)部合格的膠形膠條進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，并提取區(qū)分開(kāi)來(lái)。

    在燃料電池的開(kāi)發(fā)研究以及商業(yè)化，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保的重要手段。燃料電池的先進(jìn)性和實(shí)用性已經(jīng)得到公認(rèn)，在加大對(duì)燃料電池的開(kāi)發(fā)、研究與利用力度方面盡管還存在一些問(wèn)題，比如電極材料、制造成本、催化劑等問(wèn)題，但是瑕不掩瑜，加快燃料電池發(fā)展必然是世界發(fā)展的總趨勢(shì)。在發(fā)展燃料電池過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)各種不同燃料電池各自的優(yōu)缺點(diǎn)和發(fā)展障礙，有針對(duì)性地展開(kāi)適宜的研究，使各種燃料電池都能發(fā)揮應(yīng)有的作用。