12月14日，大连化物所与大连云海创新科技有限公司（以下简称“云海创新”）合作研制的氢燃料电池无人船试航成功。该船以大连化物所燃料电池系统科学与工程研究中心（DNL0301组）邵志刚研究员和周利研究员团队研制的风冷氢燃料电池为动力，以云海创新生态环境无人监测船为平台。
图源中科院大连化物所
风冷氢燃料电池以强制对流的空气为冷却介质，无需空气压缩机和冷却循环系统，同时为阴极电化学反应提供氧化剂，具有系统结构简单、内耗低等优势。该电池采用氢气瓶作氢源应用于无人船，不仅可增加浮力，提高载荷量，而且还与船主体形成“三体船”结构，增加船体稳定性及环境适应性。
该氢燃料电池无人船具有长航时、零排放、低噪音、低红外特征，可实现自动采样、自主避障、自主航线规划、自动完成任务，双路电台保障，环境适应性强，可广泛应用于生态环境检测、水环境调查、自然资源保护、湿地生态监察等领域。
相关研究得到大连市科技创新基金等项目的资助。
2022
2022氢船探索之路：扬帆起航，道阻且长
2022年2月初爆发的乌俄冲突再次引发了国际对能源供应的市场担忧，清洁能源的呼声逐渐高涨。船舶行业每年的碳排放量为11.2亿吨以上，约占世界二氧化碳排放总量的4.5%，并仍处于继续增加的趋势。同时，IMO2020限硫令和“双碳”目标都在倒逼船舶行业的绿色转型，这也为发展氢能船舶产业带来了市场机遇。
资料显示，氢燃料电池在船舶领域的应用具有三大优势：
氢燃料电池电能效率高，不产生温室气体；
氢气支持远程运输，可实现快速加氢；
氢气可储存在大型液体储存设施中，便于在码头加氢。
近年来，随着燃料电池技术的日益成熟及多项政策/标准的引导，氢能在船舶行业的探索与应用正不断升温。尤其在今年，通过上下游企业的联合推动，国内氢能船舶迈向产业化的节奏明显加快，国内有关氢燃料电池船舶领域的进展不断。
图源Pixabay
1、政策方面
政策支持推动着产业发展。
今年3月，国家发展改革委、国家能源局联合印发 《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，文件明确了氢的能源属性，是未来国家能源体系的组成部分，充分发挥氢能清洁低碳特点，推动交通、工业等用能终端和高耗能、高排放行业绿色低碳转型。同时，文件提出要积极探索燃料电池在船舶、航空器等领域的应用，不断提升交通领域氢能应用市场规模。因此，氢船的推广也成为燃料电池多元化应用的标志性进展之一。
同月，中华人民共和国海事局印发了《氢燃料电池动力船舶技术与检验暂行规则（2022）》。该规则表明，即日起氢燃料电池动力船舶的设计、建造、营运、检验和检测都应符合该规则的相关规定。
9月28日，工业和信息化部、发展改革委、财政部、生态环境部、交通运输部联合发布《关于加快内河船舶绿色智能发展的实施意见》。文件制定了以2025年和2030年为节点的内河船舶发展目标，全面推动绿色燃料船舶的发展，建立初步的产业体系，而其中氢燃料凭借其清洁、易获取等特点，在绿色船舶的推广中独具优势。
此外，地方也有诸多氢能政策发布，部分氢能产业规划中都有明确提出氢能船舶的示范应用，比如，11月1日，广东省中山市发展和改革局印发《中山市氢能产业发展规划(2022-2025年)》，其中指出：到2025年，实现氢能在交通运输、分布式发电、 前沿新兴及交叉等领域的应用示范，其中示范氢燃料电池汽车不少于1000辆，氢能船舶不少于10艘，建设加氢站不少于15座，分布式能源、热电联供及备用电源应用不少于100套。
以上政策或规则的出台，都使氢船应用在技术、检测等方面变得有法可依，确保了船用氢燃料电池产品的安全性和可靠性，也标志着国内氢燃料动力船舶进入全新阶段。
2、标准制定方面
近年来，国内外编写并颁发了多项促进氢能船舶发展的政策，为氢能船舶的向前发展开了“好头”。
今年3月，海事局在正式对外发布《氢燃料动力船舶技术与检验暂行规则（2022）》，其后中国船级社发布了《E23氢燃料电池》、《B07氢气瓶》、《M28重整装置》和《船舶应用燃料电池发电装置指南2022》等涉及船用燃料电池系统的产品检验指南，使得氢能源船舶检测开始有标可依。
从氢能船舶的标准法规发展情况来看，国内已经启动7个氢能船舶专项验证工作，再加上《氢燃料电池动力船舶技术与检验暂行规则》和《船舶应用燃料电池发电装置指南》等文件，初步形成了体系性的标准。
当前，国内已经初步具备燃料电池船舶的概念评估、图纸审核、产品检验和船舶检验能力，目前已经有三款船用燃料电池系统和一款船用储氢系统取得认证，为氢能在船舶领域的应用打下了坚实的基础。
相关人士表示，未来产业还需要对船舶加氢站建设规范、管路连接方式、加注技术标准、船上供氢系统、安装区域要求、管道和通风标准、安全操作等多个方面作出相应的标准规范与技术要求。
3、市场应用方面
2022年是国内氢能船舶起跑扬帆之年，打破了此前仅处于喊口号的状态，国内氢燃料电池车已经在多个省市进行了成熟的示范运营，燃料电池技术也不断突破，且车和船舶燃料电池的同步发展。
2022年，国内部分公司开始涉猎氢能船舶应用，在氢船应用技术上有所突破，氢能船舶的相关示范项目也取得了新的进展，部分动态如下所示。
不过，客观来看，现阶段氢能船舶发展依然存在部分问题需要解决——
一是在燃料电池技术发展初期阶段，氢能船舶的成本依旧过高，目前船用燃料电池系统的成本比车用燃料电池系统高一倍，不过按照目前的发展预测，2030年车用燃料电池系统成本低于500元/KW的目标下，船用燃料电池系统的成本对比传统船用动力也能具备成本优势。
第二个难点是加氢问题，船舶加氢没有可依的标准，并且在码头船舶加氢，船舶涉及到一个水位落差和倾斜摇摆的问题，简单地用车用加氢方案是没有办法完成的，仍需要做一些突破和创新。
此外，业内专业人曾表示，氢能船舶的大规模发展依赖液氢技术的成熟应用，该技术能够保证统一体积下储存更多的氢气，满足远洋船舶的应用，但液氢由于技术含量较高，其应用一直都局限于航空航天等军工领域，民用领域近乎空白。因此，如何实现液氢的加注也是氢能船舶发展亟待解决的难题。
总的来说，虽道阻且长，但今年国内氢船应用发展迎来新的机遇，氢燃料电池船舶探索之路扬帆起航。此前，国际海事组织（IMO）发布过碳减排目标，到2030年，全球海运领域二氧化碳排放平均排放量与2008年相比至少降低40%，2050年降低70%，而我国船舶工业是国家支柱产业，2021年，国内船舶工业GDP超过5000亿人民币，尾气排放量超过220万吨，是碳排放较大领域，因此推动绿色燃料船舶的发展较为紧迫。另外，船舶动力系统的造价占船舶设备的35%，占全船总造价的25%，由此可见，与汽车领域类似，氢能在船舶领域同样具有广阔的发展空间。
