登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
燃料电池作为一种清洁、高效、无排放的能量转换设备在绿色船舶的发展
中备受重视。8月28日三峡决定引入一艘以500kW额定输出功率氢燃料电池为主并辅以磷酸铁锂电池动力的双体交通船,主要用于三峡库区及两坝间交通、库区巡查、应急等工作。10月10日,未势能源与大连海事大学新能源船舶动力技术研究院签署了战略合作协议,共同开展氢燃料电池动力船舶的技术研究、标准制定、检验检测、产品定型、市场推广等方面的合作。国内首家专注氢能船艇动力系统公司—ExploMar也在10月份宣布获得了由险峰长青领投的美元基金种子轮融资,并率先启动国内商业化游艇项目,首艘搭载自主研发氢能动力系统的60尺游艇将于明年初投放市场。同时,该公司在北美、欧洲、东南亚等区域的海外项目也已启动系统开发工作。据统计,世界范围内,船舶用燃料电池市场容量约有160GW。根据交通运输部水科院的数据和专家预计,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。
1.各国船用燃料电池的发展
表2 不同国家燃料电池船舶开发项目
多年来,美国、英国、德国、韩国、日本等多个国家一直都将燃料电池作为一种船舶技术储备在不断地发展。如表1所示,早在二十世纪八十年代,质子交换膜燃料电池因为低红外、运行噪音低、无需空气供给(AIP)、运行里程长等优点得到了德国海军的重视,并率先运用于212潜艇,该燃料电池系统由西门子提供,配备由2组120kW的燃料电池模块。美国也在SSFC项目中构造了一个MCFC(熔融碳酸盐燃料电池)和PEMFC(质子交换膜燃料电池)相结合的燃料重整系统,该系统额定功率有625kW,运用于军舰。2009年,挪威海工船东Eidesvik Offshore制造的第一条海洋工程供应船正式交付,该船以LNG为主要燃料,配备有330kW的燃料电池系统,是全球首艘安装燃料电池作为部分推进系统的商船,如图1。截止2012年,该船已连续运行26280小时,成为了世界上最环保的船舶之一。美国将于2021年推出世界上第一条燃料电池船用渡轮,系统功率100kW,能够搭乘84名乘客,装载有242kg氢气,能够连续运行两天。欧盟在FELICITAS投资了约800万欧元打造能量利用效率超过60%的高效SOFC系统(综合热效率超过60%),并运用于大型邮轮的辅助动力。2020年9月2日,日本邮船、川崎重工、日本船级社等5家日本企业将合作进行日本首个燃料电池商业化船舶项目开发。该项目预计打造一艘150吨级大功率燃料电池船舶,可容纳约1000名乘客,并计划于2024年开始示范运行。
2.不同种类的燃料电池在船舶上的应用趋势
燃料电池分为很多种类,主要有碱性燃料电池(AFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)。碱性燃料电池属于成熟较早的燃料电池技术,最早应用于美国的航空航天事业中,德国也在2000年的Etaing GmbH项目中使用碱性燃料电池作为渡船动力。但随着其他燃料电池技术的发展,便逐渐淡出了使用者的视野。甲醇燃料电池因为功率密度太低,除了日本运用过一次之后,便没有发现其余的项目示范。质子交换膜燃料电池(PEMFC)是在固体电解质膜研发成功后发展迅速的燃料电池技术,由于其具有良好的动态响应能力、低温运行特性和高功率密度等显著优点,不仅在车用燃料电池领域受到了高度的重视,而且在船用燃料电池领域也得到了广泛的运用。但质子交换膜燃料电池的最佳输出功率范围一般在300kW以下,当输出功率进一步增大时,如运用于远洋航轮,固体氧化物燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池便是更好的选择,它们具有更高的运行温度,一般在600-700℃,故而可以提供高品质热量,不仅可以满足远距离航海时乘员的热水需求,还可以结合燃气轮机等做功设备进一步提升燃料的综合利用效率。如图2所示,高温燃料电池阳极与阴极的尾气补燃后进入燃气轮机做功发电,综合热效率可能达到60%以上,这可以提升远洋航轮的运行里程和续航时间或减少燃料消耗量。
图2 高温燃料电池与燃气轮机构成混合动力系统[1]
[1].刘易明等, 燃料电池船舶应用形式及其关键技术. 船舶工程, 2021. 43(3).
3.船用燃料电池的反应气体供给
根据氧化剂的不同,燃料电池分为氢空和氢氧燃料电池两种。氢氧燃料电池一般用于水下无人潜航器或潜艇。但当氢空燃料电池运用于船舶时,由于海上的空气盐度非常高,故而需要考虑空气过滤器的独特设计以避免燃料电池的寿命不受危害。如图3所示,氢气尽管是质量能量密度最高的燃料,但是其体积能量密度非常低。柴油的质量能量密度尽管不高,但体积能量密度最高。35MPa压缩氢气的体积能量密度仅为柴油体积能量密度的10%左右。故而,当燃料电池取代柴油机供给动力时,存储氢气所需的高压气瓶的体积远高于目前存储柴油所需的燃油舱。另外,氢气密度小,易泄露,还具有易燃易爆的特性,所以当氢气作为燃料电池的燃料时对船舶燃料舱的体积和安全性提出了更高的要求。
除了直接储存氢气外,如英国在《氢能发展战略》中所提,基于低碳氢生产的液氨和甲醇也是船舶氢能利用的另一种方式。其中,甲醇能够通过燃料重整技术产生氢气、CO等燃气混合物后直接通入高温燃料电池中进行反应,从而有效弥补氢气体积能量密度过低的不足。
4.锂电池与燃料电池在船舶应用领域的分析
如图4所示,随着储能的增加,锂电池的质量比能量展现出下降的趋势,这是因为锂电池是一个封闭系统,电池本就是能量的载体,质量比能量不会随着储能的增加而减少,但会增加维持电池稳定运行的辅件,从而导致整体比能量减小。在燃料电池系统中,能量依靠燃料储存。当储能量减小时,电堆自重占电堆系统中的比重较大,导致了较低的质量比功率。当储能量增大时,电堆自重占电堆系统中的比重逐渐缩小,质量比功率在开始时随着储能量的增大迅速增大,最后趋于稳定。
图4 锂电池和燃料电池质量能量密度对比[2]
[2]王振等, 燃料电池和锂电池在船用领域的对比分析. 船电技术, 2021. 41(2).
锂电池作为储能装置,单位储能价格比较稳定,故而总储能花费价格与储能量成正比关系。燃料电池的储能量也与储存燃料成正相关,不过相比于锂电池,燃料电池的成本主要消耗在电堆系统制造上,燃料及其燃料储存花费占比不大,从图5中可以看到,其总花费不会随着储能量的增加而显著增加。另外,当总储能一定的条件下,增加功率基本不会影响锂电池的总成本,但会显著增加燃料电池的成本,这是因为燃料电池的输出功率与电堆系统大小有关,而电堆制造占燃料电池总成本的70%以上。
图5 锂电池和燃料电池价格对比
5.总结
1.日本车用燃料电池技术领先世界,拥有较好的质子交换膜燃料电池基础,但船用燃料电池推广速度较慢。欧洲各国对船用燃料电池的支持力度最大,具有多年船用燃料电池工程开发经验和示范项目,相关技术国际领先,其中德国技术最为突出。
2.目前应用最为广泛的三种船用燃料电池分别是PEMFC、MCFC和SOFC。氢气体积功率密度较低,甲醇作为氢能利用的另一种形式,可基于燃料重整技术与高温燃料电池(MCFC和SOFC)进行配合,降低燃料舱的体积需求。
3.从成本和功率密度进行分析,燃料电池更加适用于小功率、大储能的船型,锂电池更加适用于大功率、小储能的船型。大功率、大储能的船型采用燃料电池方案体积和质量更小,但目前价格昂贵;若采用锂电池,则可以降低制造成本,但也会降低船舶的有效载荷。故而应综合两种方案考虑最优值。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
近年来,在“四个革命、一个合作”能源安全新战略科学指引下,我国可再生能源发展取得了举世瞩目的成绩。2025年5月28日,水电水利规划设计总院在京隆重发布《中国可再生能源发展报告2024年度》《抽水蓄能产业发展报告2024年度》《中国可再生能源工程造价管理报告2024年度》《中国可再生能源工程建设质
5月27日,由郑州市工信局、郑州市发展和改革委员会、郑州市城乡建设局联合举办的2025第四届河南郑州氢能与燃料电池汽车产业发展大会暨第十三届郑州新能源汽车及光储充展览会(以下简称“展会”)在郑州国际会展中心隆重开幕。作为氢燃料商用车领域的先行者,宇通集团旗下客车、卡车、环卫产品组成的“
北极星氢能网获悉,5月26日,国富氢能发布公告,建议变更所得款项用途。根据公告内容,截至2024年12月31日的全球发售所得款项净额约为3.4亿港元(约3.15亿元)。公司董事会决定将部分未动用的所得款项净额约7810万港元(约7230万元)重新分配,用于在中国及海外开展氢能项目的投资与合作,包括制氢工厂
北极星氢能网获悉,5月27日,氢动科技湖北氢动“氢车万里行”汉宜高速氢能冷链示范运行启动活动在国家电投华中氢能产业基地隆重举行,来自政府部门、行业协会、企业代表及专家齐聚一堂,共同见证氢能冷链运输迈向规模化应用的关键一步,为我国“双碳”目标下的绿色物流转型提供创新样本。自2020年国家
近年来,在“双碳”目标的驱动下,氢氨醇一体化逐渐成为了我国清洁能源消纳与创新发展的重要路径之一,相关示范项目在国内密集落地。以绿氨为例,据中国氢能联盟研究院统计,截至2024年底,我国在建的绿氨项目产能约190万吨/年,规划产能约1780万吨/年。蓬勃发展的现象背后,欧盟绿色认证体系与碳核算
北极星氢能网获悉,5月26日,辽宁省投资项目在线审批监管平台信息显示,沈阳市风光制氢融合生物质绿色醇油示范项目一期10万吨绿色甲醇项目完成备案。据了解,3月1日,辽宁省与中央企业深化合作座谈会在京举行,中国能建沈阳风光制氢融合生物质绿色醇油基地项目位于沈阳市康平县,意向投资金额320亿元,
北极星氢能网获悉,2025年5月26日,内蒙古伊泰集团有限公司(以下简称“伊泰集团”)、双良节能系统股份有限公司(以下简称“双良节能”)与内蒙古一派氢能科技有限公司(以下简称“一派氢能”)在北京伊泰大厦进行会谈并正式签署战略合作协议。三方将牵头在内蒙古围绕低碳绿色新能源领域展开深度合作
北极星售电网获悉,近年来,内蒙古新能源发展迅速,数据显示,截至2024年底,内蒙古新能源总装机容量达1.35亿千瓦,绿电年发电量超2100亿千瓦时,可替代标准煤8400万吨,减少二氧化碳排放2.2亿吨。截至今年4月30日,内蒙古新能源总装机达1.38亿千瓦,同比增长37%,占电力总装机的比重达51.2%,同比提高
北极星氢能网获悉,5月15日,资产经营有限公司、应用技术研究院有限责任公司在城关校区组织召开了“共同熟化甲醇在线制氢技术并推动产业化项目”校内论证会。副校长陈熙萌参加会议。来自化学、材料、信息等领域的6位专家组成论证组,围绕技术成熟度、创新性、先进性和市场前景展开深度研讨。会议由资产
北极星氢能网获悉,5月26日,湖北荆门采购300台49吨新能源氢燃料半挂牵引车辆采购项目的结果出炉:东风特种汽车有限公司中标保定市荆楚绿色物流有限公司300台氢能重卡订单。东风特汽此次中标价格为3.405亿元,单台113.5万元(招标单台限价114万元)
北极星氢能网获悉,5月26日,中国能建首席科学家,中电工程党委书记、董事长,电规总院院长罗必雄在公司本部与到访的法国必维集团CEO赫英达·嘉尔比会谈。双方就深化海外新能源EPC项目合规协作、降低国际化经营风险、共推氢氨醇类产品标准互认与可持续认证进行深入交流,并达成广泛共识。中电工程党委
北极星氢能网获悉,2025年5月19日,联和氢能与吉利汉马醇氢动力船舶双方达成重要共识,以开放包容的姿态,开启合作共赢的新篇章。联和氢能将充分开放自身在资源调配、产业整合能力等方面的优势,构建完整且高效的产业链闭环。吉利汉马也将倾力贡献其醇氢动力技术与装备,结合自身资深经验,双方资源共
北极星氢能网获悉,5月12日至14日,中共中央政治局常委、国务院副总理丁薛祥在湖北调研。5月12日,在位于宜昌的葛洲坝水利枢纽工程,丁薛祥调研有关“两重”项目规划论证和长江经济带高质量发展情况。在葛洲坝水利枢纽工程,丁薛祥调研有关“两重”项目规划论证和长江经济带高质量发展情况,登上“三峡
北极星氢能网获悉,4月29日,广州市南沙区人民政府发布关于广州市南沙区促进航运物流业高质量发展扶持办法(2025年修订)的通知,通知显示,本办法适用于在本区实际从事经营活动,具有健全的财务管理制度的航运物流相关领域企业或机构。其中,船舶入籍奖对使用液化天然气(LNG)、电力、甲醇、氨或氢能
北极星氢能网获悉,4月18日,无锡蠡湖增压技术股份有限公司(简称“蠡湖股份”)发布关于对控股子公司增资的公告,蠡湖股份控股子公司海大清能船舶(大连)有限公司(简称“海大清能”)基于业务发展需要,拟增加注册资本2,000万元,增资完成后海大清能注册资本变更为3,000万元,海大清能经营范围包括
北极星氢能网获悉4月9日,广东佛山听音湖氢能游船投放仪式在南海区西樵镇听音湖畔举行。据悉,该游船采用“零排放、低噪音、高智能”氢能技术,是粤港澳大湾区零碳出行的重要实践,标志着南海在氢能应用领域再进一步。
北极星氢能网获悉,近日,南充市经济和信息化局牵头起草,以南充市人民政府名义印发了《南充市支持氢能产业发展的若干政策措施》(以下简称《政策措施》),现将有关内容解读如下。一、出台背景氢能作为一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源,在未来能源体系中,是推动传统化石能源清洁利用和促
近日,在位于武汉经开区的融通汽车工业集团(湖北)有限公司(以下简称“融通汽车”)武汉氢能产业园,一批纯白车身、印有“融通720”标记的氢能牵引车依次排开,整装待发,车内搭载智能辅助驾驶、中控触摸屏等智能配置,科技感扑面而来。▲车头戴着大红花的“融通720”氢能牵引车即将迎来交付融通汽车
北极星氢能网获悉,生态环境部等五部门印发《国家重点推广的低碳技术目录(第五批)》,包括纯氢竖炉还原技术、分层供热低碳富氢烧结技术、富氢碳循环氧气高炉低碳冶金技术、高效还原“3R”碳氢高炉技术、氢冶金直接还原炼铁工艺技术、甲醇双燃料直流综合电力推进智能散货船关键技术、氢燃料动力船舶关
2月5日,九江市举行一季度重大项目联动开工暨2025年重大项目推进大会。上海重塑能源集团股份有限公司氢燃料电池项目(以下简称重塑能源科技项目)现场机器轰鸣,施工人员正操作钻机进行土质勘察。重塑能源科技项目由上海重塑能源集团股份有限公司(以下简称重塑能源)投资建设,于2024年12月签约落户九
北极星氢能网获悉,1月18日上午,在镇江海事局维护保障下由江苏省镇江船厂(集团)有限公司为山东港口青岛港自助研发设计建造的全球首艘大功率氢电混合动力全回转拖轮“氢电拖1”轮顺利下水。据悉,该船船长39米,宽11米,设计吃水4.2米,采用全球首创的“氢燃料电池+液冷锂电池”动力模式打造出全新的
北极星氢能网获悉,近日,广西壮族自治区发展和改革委员会等8部门关于印发《加快推动广西氢能产业高质量发展行动计划(2024—2027年)》的通知。通知明确发展目标,以“风光统筹、灰氢过渡,打造氢能干线走廊,带动全产业链发展”为原则,打造以上游新材料及电解槽—中游燃料电池、氢内燃机及储氢装备
北极星氢能网获悉,5月27日,氢动科技湖北氢动“氢车万里行”汉宜高速氢能冷链示范运行启动活动在国家电投华中氢能产业基地隆重举行,来自政府部门、行业协会、企业代表及专家齐聚一堂,共同见证氢能冷链运输迈向规模化应用的关键一步,为我国“双碳”目标下的绿色物流转型提供创新样本。自2020年国家
5月25日,珠海市政府印发空气质量持续改善工作方案。方案提出,合理控制煤炭消费量。推进现有煤电机组节能降耗。原则上不再新增自备燃煤机组,鼓励自备电厂转为公用电厂。按需逐步扩大Ⅲ类(严格)高污染燃料禁燃区范围。对支撑电力稳定供应、电网安全运行、清洁能源大规模并网消纳的煤电项目及其用煤
5月26日,《珠海市空气质量持续改善工作方案》印发。文件提出,到2025年,全市PM2.5年均浓度控制在18.6微克/立方米以内,基本消除重污染天气;完成省下达的NOx和VOCs减排目标;二氧化氮(NO2)年均浓度稳定控制在现有水平以下。全文如下:珠海市空气质量持续改善工作方案为贯彻落实《中共中央国务院关
国氢科技紧跟国家“双碳”目标引领构建氢能全产业链生态布局全国6大核心制造基地从研发创新到规模化生产这些基地如何赋能绿氢时代?让我们一探究竟!国家电投华中氢能产业基地国内规模最大、产品链最完整的氢能产业基地依托长江经济带区位优势,打造“制-储-运-用”一体化闭环自主研发的质子交换膜突破
北极星氢能网获悉,5月26日,山西省科技厅对《关于“切实加大新能源的政策支持力度尽快出台全省支持氢能源应用市场的政策”的建议》进行答复,其中指出下一步工作将着力提升企业创新主体地位;持续提升基础研究、应用基础研究能力;加速氢能科技成果转化。关于省十四届人大三次会议第1827号建议的答复
北极星储能网获悉,5月16日,四方股份在投资者互动平台上表示,储能方面,公司坚以“产品全栈自研、系统全域支撑”为目标,持续加大研发投入,推动构网型控制技术、高压级联储能技术、高安全储能集成等先进技术的研究及工程应用。“大容量高压级联储能技术研究及应用”和“高安全锂电储能系统集成关键
北极星储能网讯:5月21日,上海市科学技术委员会发布2025年度关键技术研发计划“新能源”项目申报指南,提到新型储能有储能电池本体技术、新型储能系统安全防护与智能测控技术2个方向可以申报。其中,高性能液流电池技术的考核指标为全钒液流电池额定功率≥70kW,体积功率密度≥160kW/m³,储能时长≥4
5月21日,上海市科学技术委员会发布2025年度关键技术研发计划“新能源”项目申报指南的通知,通知指出,涉及光伏技术方向有4项:1.新型光伏电池制备技术1.AI同步辐射的钙钛矿光伏材料与器件高通量协同研发与设计技术研究内容:开发60亿+参数的钙钛矿光伏电池专用大语言及材料生成式AI开源科学基础模型
北极星氢能网获悉,日前,苏州科润新材料股份有限公司科创板IPO辅导备案报告发布。辅导备案报告显示,科润新材5月9日与民生证券股份有限公司签署IPO辅导协议,法务和财务中介分别由国浩律师(苏州)事务所和立信会计师事务所担任。科润集团于2008年在江苏淮安成立,总部位于苏州市吴江开发区,地理区位
北极星储能网获悉,5月19日,北京经开区印发《北京经济技术开发区促进绿色低碳高质量发展若干措施》,其中提出:针对市场需求端应用新技术时了解不足、渠道不畅等情况,着重在新型储能、碳中和、碳足迹及循环利用等方面,初步构建路演、推广和试点的应用体系。持续推进分布式光伏规模化发展,新建工业
北极星氢能网获悉,5月21日,上海市科学技术委员会发布《2025年度关键技术研发计划“新能源”项目申报指南》,征集范围包括:绿色燃料、可再生能源、新型储能、新型电力系统。其中绿色燃料领域包括电催化合成氨关键技术、质子交换膜电解水制氢高性能膜电极开发及批量化制造技术、阴离子交换膜电解水制
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!