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燃料電池在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用正在迎來新的曙光。
2月5日，巴拉德動(dòng)力宣布與Global Energy Ventures（下稱“GEV”）簽署了一份非約束性諒解備忘錄，旨在開發(fā)一款命名為C-H2船的新型燃料電池動(dòng)力船舶，用于運(yùn)輸壓縮綠色氫。
除了巴拉德，多家公司近期在燃料電池船舶方面有了新的進(jìn)展。2020年12月底，眾宇動(dòng)力獲得中國第一張船用燃料電池產(chǎn)品型式認(rèn)可證書；2021年2月初，搭載大連化物所氫燃料電池電堆的燃料電池游艇成功試航行；2月4日，豐田宣布將與加拿大船用電池供應(yīng)商Corvus Energy聯(lián)手開發(fā)和生產(chǎn)船用燃料電池系統(tǒng)。
高工氫電了解到，近年來，研究清潔、高效、可持續(xù)發(fā)展的新能源動(dòng)力推進(jìn)技術(shù)已經(jīng)成為綠色船舶的重要發(fā)展方向。氫燃料電池推進(jìn)技術(shù)在船舶上應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)能源高效、零排放和船舶舒適度提升，是綠色船舶的理想動(dòng)力推進(jìn)裝置，適應(yīng)綠色船舶市場需求。
從技術(shù)層面來看，氫燃料電池在船舶領(lǐng)域應(yīng)用具有三大優(yōu)勢：其一，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)，電源穩(wěn)定可靠。氫燃料電池是穩(wěn)定直流電源的來源，可以分布在整個(gè)船舶上，為船舶的發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力并滿足其所有電力需求。目前燃料電池系統(tǒng)的電能效率可達(dá)55％，它不產(chǎn)生溫室氣體，唯一的副產(chǎn)品是干凈可用的水。燃料電池系統(tǒng)幾乎不需要專門維護(hù)，維護(hù)成本低（燃料電池系統(tǒng)可重建）且使用壽命極長。
其二，支持遠(yuǎn)程運(yùn)輸，可快速加氫。氫氣的能量密度比鋰電池更高，因此燃料電池驅(qū)動(dòng)的船舶可在再次加氫前運(yùn)行更長時(shí)間、行駛得更遠(yuǎn)。這對于尋求更換船舶燃料動(dòng)力系統(tǒng)的船隊(duì)運(yùn)營商來說，與鋰電池供電相比，氫燃料電池系統(tǒng)更實(shí)用。
其三，氫氣可儲(chǔ)存在大型液體儲(chǔ)存設(shè)施中，以便于在碼頭加氫。
由于氫能在綠色能源船舶應(yīng)用領(lǐng)域有著難以替代的優(yōu)越性，各國都在加緊布局氫能船舶市場。現(xiàn)階段，不僅是加拿大的巴拉德，包括中日韓、歐盟、美國等多個(gè)國家和地區(qū)的相關(guān)企業(yè)都開始聚焦燃料電池船舶市場，一場燃料電池船舶革命正在蓄勢待發(fā)。
以下為聚焦船舶用燃料電池技術(shù)企業(yè)的最新進(jìn)展：
01. 中船重工712所
作為國內(nèi)燃料電池技術(shù)研究牽頭和優(yōu)勢單位，中船重工712所早在上個(gè)世紀(jì)60年代便開始艦船燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)研究。通過不斷的研發(fā)投入與技術(shù)探索，目前712所已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)自主化：在氫氣儲(chǔ)存與輸配方面，布局全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)體系；擁有完善的電堆及核心材料研制、組裝、性能測試平臺。
在科研項(xiàng)目方面，712所承擔(dān)了國家重大科技專項(xiàng)軍用水下平臺燃料電池系統(tǒng)的研究，同時(shí)也在推進(jìn)燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)用于民用船舶領(lǐng)域。
2019年12月3日，712所發(fā)布了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的全國首臺500kW級船用燃料電池系統(tǒng)解決方案，核心組部件基本實(shí)現(xiàn)自主可控，關(guān)鍵性能指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)，填補(bǔ)了國內(nèi)該領(lǐng)域的空白。
02. 眾宇動(dòng)力
2021年1月下旬，武漢眾宇動(dòng)力系統(tǒng)科技有限公司（下稱“眾宇動(dòng)力”）獲中國第一張船用燃料電池產(chǎn)品型式認(rèn)可證書。此認(rèn)可證書由中國船級社武漢分社頒出。中國船級社（CCS）成立于1956年，是交通運(yùn)輸部直屬事業(yè)單位（實(shí)行企業(yè)化管理），是我國唯一從事船舶入級檢驗(yàn)業(yè)務(wù)的專業(yè)機(jī)構(gòu)。
眾宇動(dòng)力很早就開始進(jìn)行船用燃料電池研發(fā)工作。通過認(rèn)證的是眾宇的TWZFCSZ系列燃料電池系統(tǒng)，在前后歷時(shí)13個(gè)月，從設(shè)計(jì)、采購、生產(chǎn)、檢驗(yàn)等全面滿足嚴(yán)苛的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)后，獲得證書。
眾宇動(dòng)力CTO李驍博士告訴高工氫電：“我們不會(huì)止步于此，接下來會(huì)基于船舶行業(yè)不同的細(xì)分需求，設(shè)計(jì)出性能更優(yōu)、安全標(biāo)準(zhǔn)更高的燃料電池系統(tǒng)，利用自身的技術(shù)優(yōu)勢，為環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排貢獻(xiàn)己力，開啟明日藍(lán)天！”
03. 大連化物所
2021年2月初，搭載大連化物所氫燃料電池電堆的燃料電池游艇“蠡湖”號在經(jīng)過半個(gè)多月的海上調(diào)試之后，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，成功通過試航。
該艘游艇由大連海事大學(xué)建造，船長13.9m，由大連化物所開發(fā)的70kW氫燃料電池電堆和86kWh的鋰電池組成混合動(dòng)力，設(shè)計(jì)船速18km/h，續(xù)航180km，可載乘員10人。
國內(nèi)首艘燃料電池游艇成功試航，得益于大連海事大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)依托多年來的研究積累，先后解決了船舶氫氣加注、氫氣瓶組輕量化、涉氫安全設(shè)計(jì)、船用燃料電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)、船舶混動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等技術(shù)難關(guān)后取得的成果，大連化物所提供的燃料電池電堆起到至關(guān)重要的作用。
04. 巴拉德
作為燃料電池領(lǐng)域的前輩，巴拉德也是開發(fā)船舶用燃料電池的業(yè)界先驅(qū)。
2020年9月中旬，巴拉德開發(fā)出面向船舶應(yīng)用的燃料電池模塊FCwave，這是一個(gè)200kW的模塊化單元，可以通過串聯(lián)達(dá)到兆瓦（MW）功率級別，產(chǎn)品的預(yù)計(jì)使用壽命達(dá)到30000小時(shí)。FCwave產(chǎn)品提供了海洋船舶的主要推進(jìn)動(dòng)力，包括客運(yùn)和汽車渡輪、內(nèi)河船舶和漁船等，以支持停靠在港口的游輪和其他船舶上的酒店設(shè)施和輔助負(fù)載。
2021年2月5日，巴拉德動(dòng)力宣布與Global Energy Ventures（下稱“GEV”，一家總部位于澳大利亞的為區(qū)域市場的能源運(yùn)輸提供綜合壓縮運(yùn)輸解決方案的供應(yīng)商）簽署了一份非約束性諒解備忘錄，旨在開發(fā)一款命名為C-H2船的新型燃料電池動(dòng)力船舶，用于運(yùn)輸壓縮綠色氫。
巴拉德將基于FCwave技術(shù)用于C-H2船的燃料電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并將協(xié)助GEV將燃料電池系統(tǒng)集成到該船中。巴拉德的FCwave系統(tǒng)所需的氫氣燃料將來自于C-H2船上存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)膲嚎s綠色氫。05. 豐田
2020年2月，豐田汽車歐洲總部發(fā)布了氫能快艇快艇“能源觀察家（Energy Observer）號”，其氫燃料電池系統(tǒng)來自于氫燃料電池車“Mirai”。這是豐田氫燃料電池動(dòng)力技術(shù)首度應(yīng)用于船舶之上。船上僅使用可再生性能源的能源觀察家號將以挑戰(zhàn)環(huán)繞全球一周為目標(biāo)。
能源觀察家號船上使用風(fēng)力、太陽能，以及使用從海水中分離生成的氫為原料的燃料電池作為其驅(qū)動(dòng)力來源，是世界首艘獨(dú)立能源型燃料電池船。
2021年2月初，有消息透露，豐田與加拿大船用電池供應(yīng)商Corvus Energy聯(lián)手開發(fā)和生產(chǎn)船用燃料電池系統(tǒng)。該項(xiàng)合作中，日本豐田是Corvus Energy的主要合作伙伴，主要負(fù)責(zé)大規(guī)模生產(chǎn)燃料電池技術(shù)的供應(yīng)。目前雙方已經(jīng)簽署合作協(xié)議，以確保Corvus Energy能獲得日本豐田成熟的燃料電池技術(shù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)和具有競爭力的定價(jià)。
上述船用燃料電池系統(tǒng)項(xiàng)目生產(chǎn)工廠位于挪威卑爾根。項(xiàng)目已獲得了挪威國家機(jī)構(gòu)“挪威創(chuàng)新”基金520萬歐元（約合人民幣402.55萬元）的資助，首套船用燃料電池系統(tǒng)將于2023年裝船，系統(tǒng)將具有船舶認(rèn)證，可從2024年開始商用交付。
06. 東芝ESS
東芝能源系統(tǒng)與解決方案公司（ToshibaESS，下稱“東芝ESS”）在今年1月宣布，其已與日本新能源和工業(yè)技術(shù)開發(fā)組織(NEDO)簽署一項(xiàng)協(xié)議，NEDO已允許其經(jīng)營一種用于大型運(yùn)輸方式的多用途純氫燃料電池模塊，作為廣泛實(shí)施燃料電池的技術(shù)研發(fā)計(jì)劃的一部分。
東芝ESS在2017年10月1日從日本東芝總部拆分出來，致力于實(shí)現(xiàn)氫生產(chǎn)的氫經(jīng)濟(jì)充分利用可再生能源實(shí)現(xiàn)零碳排放。在此次宣布開發(fā)適用于大型運(yùn)輸方式的純氫燃料電池系統(tǒng)之前，其已經(jīng)開發(fā)出一款移動(dòng)式船用30kW氫燃料電池系統(tǒng)，并已在2019年12月完成交付。
東芝ESS現(xiàn)宣布將開發(fā)的適用于大型運(yùn)輸方式的純氫燃料電池系統(tǒng)，是一個(gè)緊湊、輕便、高功率的200kW級純氫燃料電池標(biāo)準(zhǔn)組件“H2Rex”-Mov系統(tǒng)（供船只、軌道車輛、工程機(jī)械和其他大型運(yùn)輸方式使用）。據(jù)悉，該系統(tǒng)將比已經(jīng)在開發(fā)和商業(yè)化的轎車和公交車系統(tǒng)具有更高的耐用性，且將于2024年末完成。
07. Corvus Energy
Corvus Energy公司成立于2011年，是一家總部位于加拿大不列顛哥倫比亞省的鋰電池生產(chǎn)商，主要向航運(yùn)、石油和天然氣以及公用事業(yè)部門的客戶出售鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。在全球燃料電池快速發(fā)展的態(tài)勢下，該公司業(yè)務(wù)顯然也在由鋰電池向燃料電池延展。
今年2月上旬，Corvus Energy與豐田達(dá)成在聯(lián)手開發(fā)和生產(chǎn)船用燃料電池系統(tǒng)的合作。除了豐田，Corvus Energy還有其他合作伙伴，包括Equinor公司、船東Norled公司和威爾森公司、船舶設(shè)計(jì)公司LMGMarin、NCE海事清潔技術(shù)聯(lián)盟和研究機(jī)構(gòu)挪威東南大學(xué)等。Corvus Energy將和這部分公司合作開發(fā)和生產(chǎn)模塊化、具有成本效益的質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池系統(tǒng)，用于全球船舶市場。
08. 三星重工
2020年6月，三星集團(tuán)旗下的三星重工（SHI）與加州公司Bloom Energy（NYSE：BE）簽署了一項(xiàng)聯(lián)合研發(fā)協(xié)議（JDA），共同設(shè)計(jì)和開發(fā)以燃料電池為動(dòng)力的燃料電池船。
三星重工在聯(lián)合開發(fā)過程中積極參與到從早期研究到項(xiàng)目完成的所有相關(guān)活動(dòng)中，以建造高效的燃料電池動(dòng)力船舶。為了配合三星重工，Bloom Energy專門創(chuàng)建了一個(gè)多職能工程師團(tuán)隊(duì)，以讓Bloom Energy服務(wù)器適應(yīng)海洋環(huán)境的獨(dú)特要求。
雙方目標(biāo)是到2022年向潛在客戶展示該設(shè)計(jì)。商業(yè)化之后，預(yù)計(jì)三星重工船載Bloom Energy服務(wù)器的市場每年將增長到300兆瓦。
