＂氢＂舟能过万重山？船用氢燃料电池路在何方

随着航运业绿色转型步伐加快，替代燃料LNG已在船舶领域实现广泛应用，甲醇和氨的技术与应用愈发成熟，氢也逐渐以“船用燃料”的身份亮相，逐步得到技术开发与应用。

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。相比于氢内燃机，燃料电池技术效率更高，更具备发展潜力。因此，以绿色能源“氢”作为燃料电池燃料发电，并为船舶提供推进动力这一技术路线，备受全球航运界关注。

2022年12月，挪威清洁技术公司TECO2030宣称生产出全球首个专门应用于大型船舶的燃料电池组。并宣传其为”最节能的燃料电池系统“，该系统占地面积小，可用作主机和辅机。

2023年9月，TECO 2030与船东Pherousa Green Shipping公司(PGS)签署了绿色一揽子供应协议，为其6艘现代化的零排放Ultramax干散货船交付燃料电池。同一时间，发动机巨头MAN Energy Solutions宣布与邮轮巨头Carnival Corp旗下的一家公司合作开发双燃料氢发动机。

2023年10月，ClassNK 为三井物产株式会社（Mitsui O.S.K.Lines，Ltd. ）、商船三井干散货运输株式会社（MOL Drybulk Ltd.，MOL Drybulk Ltd.）开发的氢燃料多用途船的包裹布局概念颁发了原则批准书（AiP）。这是世界上首次对配备大型低速二冲程氢燃料发动机作为主推进发动机的船舶进行 AiP 认证。

与此同时，各类新型氢燃料电池动力船舶设计也相继面世。今年上半年，世界第一艘100%由氢燃料电池驱动的商用渡轮“Sea Change”投入运营；Topeka项目开发的两艘液氢燃料电池动力滚装船预计将于2024年投入使用，全球首艘甲醇制氢燃料电池内河拖轮“Hydrogen One”也将在2023年下水。

作为绿色船用燃料，氢可以实现零碳排放。《中国氢能源及燃料电池产业白皮书（2019版）》指出，氢燃料电池由于工作温度低、启动快、比功率高等优点，非常适合应用于交通和固定式电源领域，当燃料电池以纯氢气为燃料时，其化学反应产物仅为水，从根本上消除了CO、NOx、SOx、粉尘等大气污染物的排放，可完全实现零排放，氢燃料电池作为船舶动力，可完全满足国际海事组织制定的船舶污染排放要求。

但是需要注意到，氢气的能量密度较低，不适宜长途航运，同时船舶改造、加氢站建设等需要大量的资金投入，其相较大规模推广还面临着不少障碍。因此，许多人认为将氢气转化为合成甲醇、氨或液化天然气更为有效。

值得注意的是，船用氢燃料电池标准规范仍然需进一步完善。2021年9月，IMO货物和集装箱运输小组委员会（CCC 7）通过了《燃料电池船舶临时导则》草案，这是国际上唯一针对氢燃料电池船舶安全的指导性草案；2022年3月交通运输部海事局于发布了《氢燃料电池动力船舶技术与检验暂行规则 (2022)》，助推造船业产业升级和航运低碳转型；2023年7月3日，劳氏船级社制定世界首个船用氢燃料规则，该规则填补了国际海事组织（IMO）《船舶使用气体或其他低闪点燃料国际安全规则》（IGF规则）关于氢气船舶的相关安全指南的空白。但纵观国际和国内的相关规范存在诸多不完善之处，仍需进一步完善氢燃料动力船舶的相关标准、规范。

近年来，氢燃料电池动力船舶订单呈增长趋势。未来燃料电池市场将有多巨大？麦肯锡咨询公司和花旗银行预测，估计到 2030 年，所有行业的燃料电池将达到 50 千兆瓦，价值350亿至450亿美元的市场。花旗集团预测，到 2050 年，燃料电池市场将达到 500 千兆瓦，价值2,000亿至2,750亿美元。

中国天津海事局船舶技术法规研究中心提出，近年来，国内燃料电池产业得到了长足发展，总统看来，燃料电池产业目前正处于“陆热水冷”的阶段，下一步科研机构与厂家还需要在船用安全、船用动力匹配、水路运输适用性等方面进行研究，以开发出更多适用于水路运输并能够通过船级社认证的船用燃料电池系统。根据交通运输部水科院的数据和专家预计，在世界范围内，船舶用燃料电池的市场容量大约160GW，到2025年氢燃料电池系统改造船数量和新建氢燃料电池船舶数量分别约400艘和200艘，氢燃料电池系统市场规模将达到200亿元。