專家指出，隨著燃料電池技術持續突破和相關配套設施不斷完善，氫能船舶或將推動船運業加速脫碳。

近年來，隨著減排壓力增大，船運業開始對氫燃料寄予厚望。近日，世界首艘氫動力拖船在比利時投入運營，此前不久，國內首艘內河氫燃料電池動力船“三峽氫舟1號”也在湖北宜昌水域順利完成首航。值得關注的是，除了零碳環保，氫能作為船舶動力還具備續航里程長、動力穩定可靠等多項優勢。

在近日舉辦的2023世界氫能青年科學家論壇上，與會專家指出，隨著燃料電池技術持續突破和相關配套設施不斷完善，氫能船舶或將推動船運業加速脫碳。

加速脫碳刻不容緩

據中國船舶第七一二研究所經營計劃部部長曾輝介紹，2018年4月，國際海事組織通過全球首個航運業溫室氣體減排初步戰略，計劃到2030年碳排放強度降低40%，到2050年降低70%，碳排放總量降低50%，于本世紀內盡快逐步停止海運溫室氣體排放。

“船運業碳排放量占全球人為活動排放總量的比重已逼近3%。國際海事組織預警稱，如果控制措施不及時落實，預計全球船舶碳排放量在2050年將飆升150%—250%，占比增至18%。”曾輝指出。

巴拉德動力系統公司應用技術總監唐濤認為，氫的高能量密度和長存儲能力，讓真正的零排放船舶動力成為可能。

與此同時，氫能船舶應用也成為我國“雙碳”目標實現的重要減碳應用和發展方向。大連海事大學教授孫俊才指出，我國交通領域能源消耗占整個能源消耗的22%，航運業造成的環境污染問題日益嚴峻，國家近年出臺多項法律法規，對船舶排放提出更加嚴格的要求。如2018年實施的《船舶發動機排氣污染物排放限值及測量方法（中國第一、二階段）》，提出大幅限制顆粒物、氮氧化物、二氧化硫污染排放；2019年實施的《關于印發船舶大氣污染物排放控制區實施方案的通知》，提出全面擴大我國沿海和內河水域船舶大氣污染物排放控制區范國。

2025年市場規模將達百億元

根據德國勞氏船級社的市場研究報告，全世界范圍內，船舶用燃料電池的市場容量大約有160吉瓦。歐盟專家組認為，到2025年，歐盟成員國中將有2%的船舶使用氫能產品。

在唐濤看來，燃料電池集合了內燃機和電池的優點，與純電動船舶相比，加氫時間比充電更短，加氫一次可以航行更長距離，因此在長距離航行領域，氫能船舶可以實現對部分純電動船舶的替代；燃料電池還能夠提供穩定可靠的動力，適用于較大的船舶；同時，燃料電池具有可擴展性和模塊化特性，可滿足船舶的電力需求，靈活的配置還可以適應船舶空間的限制。

在燃料電池的維護與保養方面，氫能船舶同樣具備優勢。唐濤指出，燃料電池船舶的保養比柴油機船更加簡單方便，主要分小保養和大保養，小保養在兩年之內，成本不是很高，大保養的時間與燃料電池電堆壽命相關，通常在五年左右，燃料電池電堆成本正持續下降，這意味著五年之后更換燃料電池電堆的成本也將隨之下降。

同時，氫能船舶的減碳能力也不容小覷。以“三峽氫舟1號”為例，因其使用的氫氣主要來自三峽水力發電，屬于真正的綠電制氫，預計每年可替代燃油103.16噸，減少二氧化碳排放343.67噸。

氫能船舶的多重優勢也大大提升了市場預期。目前，國內各省市2025年氫能船舶規劃數量約200艘。根據交通運輸部統計數據，截至2021年底，全國擁有水上運輸船舶12.59萬艘，以2025年改造1%、新建2%估算，預計2025年氫燃料電池系統船舶數量約500艘，全產業鏈市場規模將達百億元。

需持續進行技術突破

值得關注的是，與氫能車輛相比，氫能船舶面臨不同的運行環境，對燃料電池系統的要求更高，因此需要進行持續的技術突破。

唐濤表示，氫能船舶是一個很大的集成，里面包括電堆系統、燃料電池模組、鋰電池等，同時需要能量管理系統把鋰電和氫燃料電池配合連接起來，還需要探索不同方式的儲氫。

孫俊才則指出，各類船舶對其動力系統和輔助電力系統要求不同，因而氫燃料電池的選擇與船舶類型和用途相關。在內河船舶場景，氫燃料電池適用于有長續航需求的千噸及以下貨船與客船；在沿海船舶場景，氫燃料電池可利用海上風電直接制氫，不僅可以解決海上風電的消納問題，還可以解決氫能沿海船舶的氫源問題；在遠洋船舶場景，氫燃料電池則可作為大型遠洋船舶的輔助動力系統。

對應不同應用場景，氫能船舶加注氫燃料也有不同方式。曾輝表示，可行的氫燃料水上加注模式總體上可分為五類，包括岸站-船加注、氫氣長管拖車-船加、躉船-船加注、船-船加注、氫燃料罐整體更換等。

面對船舶高濕、高鹽度的應用環境，氫的加注與儲存面臨挑戰。“燃料儲存以氣瓶為主，存在占體積大、重量大的問題；高壓氣瓶以及各種管道連接閥門等缺乏海洋環境下的技術研究和時間考驗。”孫俊才進一步強調，對氫能船舶來說安全要時刻放在第一位。“船用氣瓶數量多，加氫儲氫問題以及對應的安全問題不可忽視；海洋鹽霧，船舶的搖蕩等都是影響燃料電池船舶環境適用性的因素，對此，氫氣罐的放置位置、環境，加注方式和加注技術，出現危險情況的處置方式和規范等都需要進一步完善。”