2023燃料电池乘“舟”速行

近年来，新能源动力推进技术应用成为绿色船舶的重要发展方向。氢燃料电池技术在船舶上应用可实现能源高效、零排放和船舶舒适度提升，是绿色船舶的理想动力推进装置。

2023年，随着国内燃料电池技术持续突破和相关配套设施不断完善，国内氢能船舶迎来了快速发展，不断传出“氢船”开工建造、下水试航等消息。国内众多燃料电池企业也开始在氢能船舶领域“下注”，准备做出一番成就。

现阶段国内氢能船舶发展到什么程度？对燃料电池企业来说未来商机和市场潜力究竟有多大？

氢舟首航后，或将迎来“下饺子”时代

在“双碳”目标下，航运业面临着巨大的减排压力。氢能船舶兼顾能源高效利用和零排放特点，是航运碳减排重要发展路线之一。

为积极推进航运碳减排，2023年国内涌现出多个氢能船舶项目。其中，最为典型的案例是，10月11日，国内首艘入级中国船级社（CCS）氢燃料电池动力船“三峡氢舟1”号，在湖北宜昌顺利完成首航。近日，国务院国资委新闻中心发起“2023年度十大国之重器”年度盘点，精心选出20项“国之重器”并启动网络投票。其中，“三峡氢舟1”号成功入围评选活动。

除此之外，国内多个氢燃料电池船舶项目取得突破性进展。1月，武汉理工船舶连续签订了一艘沿海小型绿色智能船舶和一艘22米氢燃料交通执法艇的设计合同；2月，国内首艘氢电双动力商用船在江西九江开建。

4月，首艘商用氢燃料电池动力游览船“西海新源1号”在江西省九江市九江湖心新能源船艇科技园内成功合拢。同月，中国的第一艘氢能竞赛原型动力艇在郑州郑东新区龙湖水域下水首航。

5月，首艘氢动力海上交通船“蠡湖未来”号主要设计图纸正式通过了中国船级社（CCS）武汉规范研究所审图中心的审核和批准程序，“蠡湖未来”号将成为我国首艘入级CCS的氢动力海船和铝合金船舶。

6月，由泰极动力提供相关氢能源设备的湖南省首艘氢燃料电池动力小型船舶下水试验成功；9月20日，“蠡湖未来”号正式建造开工建造；12月，由福大紫金打造的“氨-氢”燃料电池动力环保船在闽江完成首航。

中国宏观经济研究院决策咨询部形势室主任郭丽岩表示，随着技术成熟和拓展，整个“黄金水道”在绿色大保护的过程中，未来将有更多绿色船舶采用氢能这种清洁能源进行改造或采用新方案。这将确保更好地一江清水向东流。

为了加大支持船舶污染治理和新能源船舶技术推广力度，近年来，大连、上海青浦区、上海临港新片区、舟山市、潍坊市均专门制定了相关财政支持政策推进氢燃料船舶的发展。

今年6月7日，福建省在《全面推进“电动福建”建设的实施意见（2023—2025年）》中对氢船给出单船补助最高1500万元的政策支持；12月份，广东印发了《农村水路客（渡）运油价补贴资金使用管理实施细则》，氢能单燃料客（渡）船按结算发票金额的65%补助。

随着氢能船舶的热度越来也高，国内多个燃料电池企业已然开启了船用燃料电池领域的布局。中国船舶712所作为国内船舶及海洋领域燃料电池动力系统技术牵头和优势单位，主导实现了国内首艘入级CCS的“三峡氢舟1号”建造合拢和核心部件认证；国氢科技、氢蓝时代、未势能源等燃料电池企业已掌握了船用燃料电池系统设计、开发等多项技术。此外，氢璞创能、国鸿氢能、明天氢能、武汉众宇、氢航科技、氢蓝时代、攀业氢能等多家公司都开始布局和关注氢能船舶市场。

相信在政策以及众多燃料电池企业的积极推进下，中国氢能船舶很快将迎来“下饺子”时代。

如何攻克诸多挑战？

在全球航运业碳减排紧迫趋势下，氢能船舶在国内外均有着广阔发展前景。根据德国劳氏船级社（GL）市场研究报告数据显示，全球范围内，船舶用燃料电池市场容量达到了160吉瓦；欧盟相关专家提出，到2025年，欧盟成员国范围内氢能船舶占比将达到2％；全球知名航运领域研究机构克拉克森预测，到2050年，氢能船舶占替代能源船舶的比例将达到40%。

随着市场对氢能船舶的关注度越来也高，一些燃料电池企业为了抢占先机，试图将已有的车用燃料电池方案应用到船舶上。

中国船舶712所燃料电池事业部电堆研究室主任花仕洋博士告诉高工氢电，车用与船用燃料电池动力系统之间存在较大区别，船用燃料电池对功率要求更高，储能补给要求更快，自身稳定性和耐久性更好，对安全的要求也严格。

总体来说，船用燃料电池与车用燃料电池在燃料电池系统、供氢技术两方面，因使用场景不同，因此对其性能要求差别较大。

对于船用燃料电池系统，电池功率在数百千瓦甚至兆瓦级，一次性要补给数吨级的氢气。示范期内要求燃料电池寿命在3万小时以上，商业期要达到5万至10万小时。由于氢船储能大、载客多、逃生难度大，因此对安全可靠性要求更苛刻，系统设计必须以安全性为优先。然而绝大多数车用燃料电池在设计时并没有考虑到这些需求，因此不能简单将车用燃料电池发动机移植到船舶上应用。

在储氢系统方面，车用氢气储存以高压气瓶为主要方式，储氢系统缺乏水上尤其海洋环境下的技术研究和验证，且存在占地面积大、可利用能量不足问题；船用储氢系统需要针对不同的船型、排放要求、水域和应用周边的燃料补给保障条件决定选用特定氢源，包括高压气态储氢、固态储氢、液氢、液氨、有机液体储氢、甲醇等。

国氢科技总经理助理、技术总监陈平表示，参照车用燃料电池的技术研发路径去研发船用燃料电池对企业来说效率会更高，也更加节省成本。但是在船用燃料电池的研发中，必须要充分考虑到船舶的使用场景，从适应环境、延长寿命、氢电安全性和管理智能化等方面，针对性地对船用燃料电池的各项指标进行优化。

当前国内氢能船舶主要应用案例是沿海和内河领域的游船，包括观光船、公务船等。一位业内资深人士表示，氢能船舶在重载、远途等方面优势更加明显，国内氢能船舶未来一定会走向远洋深海。这就需要大功率船用燃料电池和高密度储氢方式（包括液氢、甲醇、液氨等）共同发展。只有燃料电池成本和储氢用氢在经济上有了优势，船用燃料电池的商业化才会大规模铺开。

随着交通领域电动化的趋势越来越明显，氢能船舶将在行业碳减排中发挥越来越重要的作用，而燃料电池技术持续突破和相关配套设施的不断完善，将加速国产氢能船舶的产业化进程。