探索氢燃料电池在船舶领域的示范应用

2022年3月，国家发展改革委、国家能源局印发《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》（以下简称《规划》）。《规划》明确提出，我国在船舶领域部署氢燃料电池应用：

有序推进氢能在交通领域的示范应用。结合重点区域生态环保需求和电力基础设施条件，探索氢燃料电池在船舶等领域的示范应用。

在氢能产业的发展进程中，下游氢能应用逐步拓展到众多行业。在交通领域，氢燃料电池汽车、氢燃料电池动力无人机、氢能重卡、氢能矿卡等氢燃料电池的应用发展较为迅速。相比之下，我国氢燃料电池技术在船舶领域上的应用发展相对缓慢，这不仅是技术创新上的滞后，更是我国氢能产业发展亟待解决的重要问题。

航运业减碳减排一直是重中之重。国际海事组织(IMO)公布的数据显示，船舶行业每年的碳排放量约为10.76亿吨，占世界二氧化碳排放总量的2.89%，并呈继续增加的趋势。

相较锂电池而言，氢燃料电池船舶具有加注时间短、续航里程长、功率密度高等特点，因此在大功率、长航程等场景下，氢能船舶优势会更加明显。 

氢作为能源主要以两种型式的动力装置应用于船舶：一是应用于传统内燃机，包括纯氢内燃机或与氨/甲醇等燃料一起使用的混烧型内燃机；二是应用于新型动力装置--燃料电池。

随着绿色船舶理念的不断深化,燃料电池技术凭借其独特优势,将成为船舶电力推进领域重点研究和发展的方向。当前,船舶燃料电池技术主要应用在内河和近海的客船及小型船上,在大型远洋船舶上的应用仍面临巨大的挑战,但随着燃料电池和储氢技术的快速发展以及船舶污染排放要求的逐步提升,仍具有大规模应用的潜力。

目前，我国氢燃料电池应用在船舶上面临着以下技术难题：

1.寿命和耐久性仍需把控。在航运业中，燃料电池船舶的实际运行环境更为复杂，这对燃料电池系统的使用寿命和耐久性发出了更为严峻的挑战和考验。据了解，目前燃料电池普遍寿命不超5000小时，与船用柴油机寿命相差较大。

2.大功率燃料电池系统技术尚待突破。船用氢燃料电池所需功率在500~1000kW之间，这是目前燃料电池系统功率还未达到的。此外，面临海上环境的重重挑战，船用燃料电池技术需要在多种场景下保证运行的安全性。

3.氢气加注与储运问题制约进一步发展。对于大型远洋船舶而言，如何能够解决更有效地缩短氢气加注时间以及在运行过程中保证氢气储存的安全性问题，是氢能船舶未来发展必须面对的重点。

船运氢燃料电池的氢商业储存与运输也是制约氢燃料电池在船舶领域产业化应用的瓶颈之一，目前尚未形成较为成熟的技术，是我国突破高压氢或液氢商业运输的核心产业链的较好的时间窗口，需集中行业内的技术资源和技术力量，重点进行攻关，解决我国储氢技术在燃料电池船舶应用领域的技术瓶颈，形成独具我国船舶产业特色的高压氢或液氢商业运输及储存的产业链。

随着燃料电池技术的发展，氢燃料动力船舶也因其高效、无污染、设备运行噪音低等特点，也成为船舶业实现绿色转型的主要技术路线，全国多地已出台相应的氢能政策，推动氢燃料电池在船舶领域的应用。

2019 年，中船 712 所发布了全国首台 500kW 级船用燃料电池系统，为我国船舶清洁低碳发展提供了新的动力解决方案。2021 年由广东中氢博创产业发展有限公司研发搭载攀业燃料电池电堆的“仙湖 1 号”游船下水。2021 年，大连海事大学牵头制造的中国第一艘燃料电池游艇“蠡湖”号通过试航，该船采用燃料电池和锂电池组成混合动力系统，船型及动力系统接近于国外的对标船型。

2022年5月，搭载中国船舶集团第七一二所氢能源动力系统的“三峡氢舟1号”在江龙船艇中山科技园正式开工，标志着我国首艘入级CCS氢燃料电池动力工作船正式转入建造阶段。该船总长49.9m，船宽10.4m，最大航速28km/h，采用500kW级氢燃料电堆，经济航速下最高续航里程可达200km。

一直以来，国内国外都在将船用燃料电池技术作为航运业储备技术而发展。我国目前对此的政策形势是“不断探索”，这也意味着氢能船舶的发展已经成为了技术突破的一大侧重点。面临重重挑战和压力，我国船用燃料电池技术仍在不断革新，在成本、安全等问题上也将随着政策的不断向好而逐步解决。

参考文章：

中国船检：氢能源在船舶领域的应用现状与前景分析

船用燃料电池技术的现状和发展