“氫燃料電池已在公共汽車(chē)、卡車(chē)、汽車(chē)、叉車(chē)甚至客運(yùn)火車(chē)等領(lǐng)域得到應(yīng)用并驗(yàn)證了其優(yōu)越的環(huán)保性能。鑒于氫燃料電池在重型車(chē)輛中的成功，氫燃料電池也逐漸被應(yīng)用到船舶動(dòng)力中。未來(lái)，氫燃料電池將在船舶溫室氣體排放方面發(fā)揮關(guān)鍵作用?！?
船舶為何要實(shí)現(xiàn)碳的零排放？
眾所周知，海運(yùn)是溫室氣體排放的重要來(lái)源之一。航運(yùn)業(yè)溫室氣體排放主要是由于船舶發(fā)動(dòng)機(jī)大量使用低等級(jí)重柴油而產(chǎn)生。近年來(lái)，為了應(yīng)對(duì)全球變暖、應(yīng)對(duì)空氣污染和氣候變化的壓力，各國(guó)政府采取了諸多積極措施來(lái)減少污染物和碳排放。
航行中的豪華郵輪
針對(duì)海上溫室氣體排放的相關(guān)法規(guī)已經(jīng)開(kāi)始在全球范圍內(nèi)實(shí)施：
2018年，挪威議會(huì)頒布了一項(xiàng)保護(hù)世界遺產(chǎn)峽灣的決議：規(guī)定在2026年前停止海灣內(nèi)游輪和渡輪的所有碳排放。
阿拉斯加州的可見(jiàn)排放物標(biāo)準(zhǔn)：海岸線三英里內(nèi)所有船舶禁止排放可見(jiàn)污染物。
國(guó)際海事組織（IMO）已采取強(qiáng)制性措施來(lái)減少溫室氣體的排放，在本世紀(jì)末實(shí)現(xiàn)零排放。到2050年，國(guó)際航運(yùn)業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體總排放量減少到2008年水平的50％。
歐洲海上安全組織（EMSA）計(jì)劃到 2050年將歐盟海上運(yùn)輸?shù)亩趸寂欧帕恐辽贉p少 40％（與2005年的水平相比）。北極、美洲、地中海、黑海、日本、韓國(guó)和澳大利亞等地區(qū)的排放限制措施也正在討論中。
船舶工業(yè)如何應(yīng)對(duì)這些變化？
這些排放法規(guī)將對(duì)海上船舶及其運(yùn)營(yíng)組織產(chǎn)生重大影響。為了適應(yīng)不同類(lèi)型的船只，船舶工業(yè)需要一種真正的零排放解決方案。
可再生氫驅(qū)動(dòng)的燃料電池：最切實(shí)可行的解決方案
目前船舶應(yīng)用比較多的零排放解決方案多采用動(dòng)力電池驅(qū)動(dòng)，然而動(dòng)力電池僅適用于短航程小型船舶（例如小型客運(yùn)渡輪和湖泊服務(wù)船）。動(dòng)力電池具有的低能量密度和大重量特點(diǎn)，使其在更多類(lèi)型船舶中的應(yīng)用受到限制。
在船舶領(lǐng)域，氫燃料電池是真正唯一可行的零排放解決方案。氫燃料電池可以像動(dòng)力電池一樣，通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)高效地發(fā)電。兩者的區(qū)別在于，燃料電池的能量以氫燃料的形式單獨(dú)存儲(chǔ)，持續(xù)供電能力更強(qiáng)。除了續(xù)航能力強(qiáng)，氫燃料電池的排放物只有水蒸氣，更加清潔環(huán)保。
另外，氫燃料的產(chǎn)生可以利用可再生能源產(chǎn)生，包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、水力發(fā)電和地?zé)崮?。隨著歐洲、澳大利亞和智利開(kāi)始出現(xiàn)大規(guī)?？稍偕鷼涞纳a(chǎn)項(xiàng)目，制氫成本逐年持續(xù)下降。
可再生氫的生產(chǎn)運(yùn)輸和應(yīng)用
混合動(dòng)力電池/燃料電池解決方案可能會(huì)應(yīng)用在首批燃料電池船舶中
從傳統(tǒng)能源過(guò)渡到可再生能源是一項(xiàng)重大任務(wù)。就船舶的氫燃料電池而言，障礙在于港口的加氫基礎(chǔ)設(shè)施是否完善以及氫氣的可用性。在船舶可以使用燃料電池為其供電之前，需要進(jìn)一步完善氫氣生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)和港口加氫基礎(chǔ)設(shè)施等環(huán)節(jié)。
雖然氫燃料電池應(yīng)用到大型船舶主動(dòng)力中還存在諸多限制，但相信在不久的將來(lái)，混合動(dòng)力電池/燃料電池的解決方案很快就應(yīng)用在如下場(chǎng)景中：
為輪渡、內(nèi)河船舶等小型船舶提供推進(jìn)動(dòng)力
作為大型船舶（如郵輪）的輔助供電
為港口?？康拇疤峁┌峨?/strong>
氫燃料電池在船舶應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)
（1）模塊化氫燃料電池系統(tǒng)可適應(yīng)多種負(fù)載需求
氫燃料電池
Ballard PEM（質(zhì)子交換膜）燃料電池是模塊化的，可以并行使用，在發(fā)功率100kW到1MW范圍均可適用，為提供了船舶所需的功率和冗余度。
（2）直流電特性更適合現(xiàn)代直流電力推進(jìn)船舶
燃料電池與動(dòng)力電池相同，均為直流電源，較少了整流環(huán)節(jié)，更加高效，更加適合為船舶電力推進(jìn)裝置供電。
（3）燃料電池系統(tǒng)具有靈活的配置
在燃料電池系統(tǒng)中，發(fā)電和燃料存儲(chǔ)是分開(kāi)的，這為船舶設(shè)計(jì)者提供了比動(dòng)力電池更大的靈活性?？梢赃m應(yīng)船舶的空間限制。分解為多個(gè)模塊，分別位于不同的位置。
燃料電池可以應(yīng)用到哪些類(lèi)型的船舶
（1）輪渡
渡輪
可擴(kuò)展的模塊化燃料電池系統(tǒng)將為渡輪推進(jìn)裝置提供零排放的清潔電能。燃料電池提供的大量直流電還可以滿足輔助電力需求，例如：
燈光
加熱
空調(diào)
船舶儀表
應(yīng)急系統(tǒng)，廚房和其他系統(tǒng)
為了提高效率，燃料電池產(chǎn)生的多余熱量還可用于生活用水的加熱。如有需要，甚至可以回收燃料電池產(chǎn)生的水。
（2）豪華郵輪
豪華郵輪
豪華郵輪可能成為燃料電池在海上應(yīng)用的第一種類(lèi)船舶。目前國(guó)際上一些郵輪港口已經(jīng)要求零排放運(yùn)營(yíng)。對(duì)于郵輪，燃料電池可以為以下場(chǎng)景提供清潔的電能：
酒店
應(yīng)急系統(tǒng)
推進(jìn)力的一部分。
為了使船舶行業(yè)達(dá)到本世紀(jì)的零排放目標(biāo)，隨著與氣相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施逐漸成熟，氫燃料電池將為豪華郵輪上提供100％的電力需求。
（3）內(nèi)河船
拖輪
燃料電池是內(nèi)河船實(shí)現(xiàn)零排放推進(jìn)的可行解決方案，其中包括：
駁船
拖輪
巴拉德已經(jīng)在法國(guó)里昂進(jìn)行氫燃料電池內(nèi)河船示范項(xiàng)目。該項(xiàng)目將為世界上最苛刻的河流之一羅納河上的雜貨船提供動(dòng)力。
結(jié)論
為了減少空氣污染和溫室氣體排放，世界各地政府和組織都在制定更為嚴(yán)苛的船舶排放標(biāo)準(zhǔn)。船舶工業(yè)即將面臨巨大的零排放法規(guī)壓力。由可再生氫驅(qū)動(dòng)的燃料電池系統(tǒng)是最切實(shí)可行的零排放解決方案。這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施將是減少船舶溫室氣體排放、凈化空氣、創(chuàng)造更宜居世界的關(guān)鍵一步。
