“氢能上船”呼声渐起，难题突破指日可待

近日，中国海事局对外发布了《氢燃料动力船舶技术与检验暂行规则（征求意见稿）》，拟从船舶布置、燃料管系、燃料储存、燃料加注、安全系统等方面制定氢能船舶技术标准。

在“双碳”背景下，国家对交通领域减碳转型提出了确切的要求，氢能在海上交通领域在制氢、储运等的应用与汽车等陆地交通的应用不同，虽然“氢能上船”呼声渐起，但是还需要克服诸多困难才能在该领域成熟运用。

首先，我们的行业还在早期发展阶段。虽然近年来，我国氢能在交通领域的扶持力度达到空前，随着我国创新研发技术不断增强，氢能产品持续降低成本增强能效。中国汽车协会发布的《“十四五”汽车产业发展建议》显示，燃料电池汽车关键核心技术产业化攻关和示范应用项目将有序开展，基础设施建设将逐步推进。

氢燃料电池在我国船舶近20年的发展应用中逐渐形成了一些案例示范：

资料来源：中国能源报

与国外相比，早在2019年，欧盟为法国和挪威的两项氢燃料电池船舶项目提供了500万欧元的资金。今年7月，挪威船级社联合全球26家企业与相关协会组成联盟，推出了《氢燃料船舶手册》，以解决船用氢燃料的各种应用难题。目前我国对于在船舶方面的应用还集中在氢燃料电池技术的研发上，在船舶技术上氢能企业的投入相对来说并不是很多，从整体来说我国的氢能船舶发展还处于早期发展阶段。

船舶分为内河船舶和远洋船舶，内河船舶用于我国长江或沿海运输，随时可以靠岸加注燃料，且消耗的燃料量不多，理论上和氢燃料汽车相似，同样需要氢气储存容器且无需储存大量氢气。氢能燃料的应用在远洋船舶上目前不太可取，因为时间和空间会限制远洋船舶的燃料加注。

当氢能技术成熟应用时，才能在船舶领域进行大规模应用。与高压气氢相比，液氢能量密度较大，可以储存更多的氢气。据资料，常温常压的情况下，液氢的密度是气态氢的845倍，体积能量密度比压缩贮存的氢气高好几倍，同一体积储氢容器可以储存更多液氢，因此从这一个角度来说，液氢比高压气氢更适合远洋船舶，将是未来船舶大规模应用氢能的技术展望。

 

液氢生产比较复杂，生产需要的技术较高，虽然生产方式较多，但共同之处在于制冷温度低，单位耗能高，剧烈的比热变化导致氢气的声速随着温度的增加而快速增大。当氢气压力为0.25MPa，温度从30K变化到300K时，声速从437m/s增加到1311m/s。这种高声速使得氢膨胀机转子承受高应力，使得膨胀机设计和制造难度很大等，因此液氢目前一直都局限于航天航空等军工领域的应用，还未投入商用和民用领域。

我国虽然在加氢站方面加大建设，目前128座加氢站中没有液氢加氢站的数量为0，由此液氢加氢站的加注也是氢能船舶发展需要解决的问题。

 

船舶技术人员坦白“实现船舶的氢燃料替代并不容易。”从技术层面来讲，船舶需要的电堆功率需要数千甚至上万千瓦，而目前的氢燃料电池电堆最多只能满足数百千瓦的功率需求。“因此，在氢能船舶发展初期，理想的方案还是将氢与其他能源结合使用，以常规燃油推进船舶行驶，同时利用氢能进行船上发电，这样远洋船舶的氢需求量不会太多，还可以提高经济性和环保性。”

业内人士认为，船舶行业由其受众固定且范围较窄近几年经济性不高，净利润普遍较低，如果以新的能源燃料的来替代现有的船用燃料进行能源转型，考虑到经济性、技术、安全性等问题，代价相对较大。其绿色转型需要靠国家政策支持与法规标准作为推手进行推动，也需要大型船舶企业带头引导。目前，氢燃料电池汽车的技术标准与工程经验已日趋完善，“氢能上船”有经验可以借鉴，但有待进一步验证评估。

来源：中国能源报