储运技术作“桨”，推动“氢”帆远航

近日，工业和信息化部、国家发展改革委、财政部、生态环境部、交通运输部五部委印发了《船舶制造业绿色发展行动纲要（2024—2030年）》的通知。文件中提到要加快绿色动力系统研发应用，推进甲醇、氨燃料等低碳零碳燃料船用发动机核心技术攻关。

氢燃料电池系统具有能量转化率高、零排放、无污染的优势，是船舶绿色转型的理想动力源，而高效安全的储运技术是氢能应用的关键。

目前储氢技术分为物理储氢和化学储氢两大类。物理储氢中的高压储氢是目前氢燃料电池船舶应用较为广泛的储氢方式，但此种储氢方式也受储氢罐的体积和压力限制。低温液态储氢技术仍处于研究阶段，国外一些领先厂产商已经开始对船用液态储氢技术技术展开研究，但国内液氢通常用于航空航天以及军用领域，但由于液氢设备体积较大、耗能和日蒸发率高、安全性要求较高的特点，需要更稳定的应用场所。

此外，储氢方式还包括利用有机液储氢和固体材料储氢等。而目前最具潜力的储氢路线为有机液体储氢、甲醇重整制氢、液氨储氢、合金储氢等。

其中有机液态储氢和甲醇重整制氢的储氢密度较高，可以满足船舶的长续航需求。有机液体储氢以分子材料作为储氢载体，理论储氢密度可达6.5wt%以上。其缺点为加氢、脱氢装置成本较高，且脱氢时容易发生副反应导致氢气纯度不高。目前国内有机液体储氢的研究方向为N-乙基咔唑、二甲基吲哚。国际上以以德国Hydrogenious Technologies（HT）公司、美国空气化工公司、日本岩谷公司等为代表，对二苄基甲苯、N杂环类、甲基环己烷等不同储氢有机物展开研究。

有教授指出，当前主流的氢储运技术在能效、安全性和成本上尚存难点。利用有机液体储氢技术，每千克氢的储运成本最高可降低47%，在运输环节具当前主流的氢储运技术在能效、安全性和成本上尚存难点。利用有机液体储氢技术，每千克氢的储运成本最高可降低47%，在运输环节具有规模大、高周转等明显优势。有规模大、高周转等明显优势。

甲醇自身含氢量达12.5%，其制氢路线包括甲醇整齐重整制氢、甲醇部分氧化重整制氢以及甲醇自热重整制氢，其中甲醇蒸汽重整制氢具有H2产量高、CO产量低、成本低的优点，但船舶使用甲醇作为燃料在反应过程会产生CO2，应增加碳捕捉装置。2022年，欧盟资助的HyMethShip项目，为甲醇重整制氢提出一个可行性方案，大致流程如下：

氨具有较高的氢密度，在常压和400℃的条件下通过催化即可得到氢气，作为一种成熟的化学品，氨在全球范围内已经建立了生产、运输、应用的产业链，为以氨为载体的储氢方式提供解决方案。去年7月，Alma Clean Power的船用氨燃料电池首次进行了成功测试。

合金储氢基础成熟度高，响应快，安全性高，国际上已经实现应用，如2002年德国HDW造船厂研制了世界首艘装备燃料电池的212A型潜艇，搭载了38个钛铁系合金储氢罐，每个储氢罐能储存84 kg氢气。意大利芬坎蒂尼集团（Fincantieri SI）在建的“ZEUS”号试验船，配备了一个144千瓦的燃料电池系统，由8个金属氢化物钢瓶中含有的约50kg氢气提供燃料。

但合金储氢储氢密度不够高，近年来，国内已研发了储氢率达到2.6wt%的钒系储氢合金材料，但仍无法满足长续航需求。

目前船用燃料电池领域储氢方式有很多种，高压储氢是目前较为成熟的储氢方式，低温液态仍处于研究阶段。有机液体储氢稳定性高，性能好、成本低，具有良好的应用前景，但更适用于有高温热源的船舶。甲醇重整制氢产量高、成本低，但有CO2排放，适用于对碳排放要求不高的船舶。合金储氢相较于其他储氢方式更为安全，但缺点是质量储氢密度偏低，其次还有现有材料放氢温度过高，导致结构损坏的问题，合金储氢适用于拥有较高配重的船舶。

储运技术对推动氢燃料电池船舶发展具有重要作用，在安全、成本方面都有至关重要的影响。从长远来看，开发低成本、高密度、高稳定性是船用氢燃料电池的主要发展方向，需要进一步开发储氢供氢技术，以满足船舶应用需求。