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氢燃料电池：海洋工业的零排放之路

发布时间：

2023-08-28

到目前为止，众所周知的事实是，海洋工业对导致气候变化的温室气体排放有显著影响，而且随着海上运输需求的增加，预计其影响也会加大。现在需要采取行动，大多数船舶运营商正在采用或计划零排放解决方案，以适应即将到来的减排目标。

氢燃料电池是一项关键的零排放技术，将成为现在和未来海洋工业脱碳的关键推动因素。

如今，氢燃料电池正在为世界各地道路上的数千辆商用车辆提供动力。现在，由于燃料电池在重型运输领域取得了成功，燃料电池也被集成到船舶中。2023 年，几艘业界首创的氢动力船舶将首次下水，在海洋技术史上留下浓墨重彩的一笔。

氢和燃料电池对海洋工业的好处

如果我们要实现国际海事组织 (IMO) 设定的即将到来的气候目标，就需要几种互补的零排放技术。例如，电池对于小型船舶和航线较短且一致的船舶来说是一个很好的选择。然而，电池对于远距离作业的船舶也存在局限性，而这正是氢燃料电池发挥作用的地方。燃料电池动力船舶不会影响性能，因为与仅使用电池运行的船舶相比，它们在加油前可以航行更远，行驶更远。

燃料电池产生与现代船舶电动和混合动力架构兼容的直流电，并且可以并联、可调度的配置部署，以满足可变的电力需求。它是一种稳定可靠的电源，船上几乎不产生噪音或振动。

与化石燃料相比，氢燃料电池还可以为船舶运营商提供长期成本节约和更低的总体拥有成本。尽管转换为氢燃料电池的初始成本可能较高，但持续维护成本较低，因为它们需要很少的关注并且使用寿命较长。此外，随着氢基础设施的扩大以及可再生能源生产更多氢，我们可以展望燃料成本更加稳定的未来。

目前，立法更侧重于总吨位超过 5,000 吨的大型船舶，但预计也会在渡轮、内陆货船和近海航运等轻型船舶领域实施同样的立法，行业参与者已经在解决这些问题。纵观全球9万艘船舶市场，仍有约8000艘5000总吨以下的船舶适合氢燃料电池集成。

燃料电池如何在船上工作？

燃料电池船由混合电力系统提供动力，该系统包括燃料电池和电池无缝地协同工作，以提供高效的零排放电力。混合动力系统旨在使燃料电池能够在稳定状态下运行，以实现最佳燃料效率，并且电池的尺寸可满足瞬态功率要求。

就像电池一样，燃料电池通过电化学过程高效产生电力。不同之处在于，燃料电池的能量以氢燃料的形式单独存储。因此，如果有燃料可用，燃料电池模块就会产生电力。其使用的唯一副产品是水、水蒸气和热量，当使用可再生能源产生的氢气作为燃料时，燃料电池解决方案是真正的零排放电源。

燃料电池准备好用于海洋应用了吗？

燃料电池长期以来一直被认为是海洋工业的一个有前途的解决方案。凭借成熟可靠的成熟技术，越来越多的燃料电池生产商正在致力于为船舶行业开发特定的解决方案。2020 年，巴拉德推出了其内部开发的用于船舶应用的 200kW 燃料电池模块 FCwave，并于 2022 年 4 月获得了全球首个 DNV 型式认证。

该认证确认该模块满足海洋部门部署零排放运营下一步所需的严格安全、功能、设计和文件要求。通过型式认证，确保一次性设计和批准避免重复设计审查，消除了采用的许多主要障碍。它降低了潜在影响产品安全的风险，并简化了集成规划、复杂性和时间。

全球海运运营商依赖官方验证来确保船舶及其关键部件符合监管、技术、安全和环境要求。海船需要获得船级社的认证，以确保船舶的设计和工作完全符合船级社制定的标准。作为回报，运营商不仅可以确保遵守严格的规则和规定，还可以得到公正的第三方的质量标志。因此，型式认证对于建立全球市场信心非常重要，也是认识到燃料电池作为船舶工业可行的零排放解决方案的重要一步。

让燃料电池发挥作用！

几艘业内首创的氢动力船舶将于今年下水。这是整个海洋行业合作伙伴多年发展的结晶。集成商、船舶运营商、燃料电池供应商和基础设施提供商密切合作，开辟新天地，利用新技术推出零排放推进解决方案。

自 2016 年以来，巴拉德参与了业界首个海洋项目，并开始在船上测试燃料电池。

今年，我们已经看到 Norled 的 MF Hydra 下水，这是世界上第一艘液氢动力渡轮，在挪威运营。2023 年下半年，我们将看到 FPS Waal（一艘将在荷兰莱茵河上运营的改装货船）以及 Zulu06（将在巴黎塞纳河上航行的第一艘内陆货运船 Zulu06）下水。所有三艘船均由巴拉德的 FCwave 燃料电池模块提供动力。

通过在现实海洋环境中不断改进和测试，从此类不同类型的船舶项目中汲取的经验有利于专用船用燃料电池产品的开发。

氢燃料电池技术在船舶行业的好处是显而易见的，今年首次商业航行将有助于我们增强市场对氢燃料电池的信心，并鼓励更多船舶运营商部署零排放解决方案。