“雙碳”背景下，氫燃料電池在船舶領域的應用迎來巨大機遇。如何抓住這個機遇實現跨越式發展是當前燃料電池企業重點思考的問題。

近期，國內外多個氫燃料電池船舶項目取得突破性進展，如國內首艘500kW級氫燃料電池動力船運抵三峽，開始進行首航前的調試、實驗等工作;國外由巴拉德燃料電池模組提供動力的首批氫動力船舶將在挪威、荷蘭、法國等國啟航。借著氫船發展的東風，船用燃料電池一躍成為行業關注的焦點。

眾多燃料電池企業在摩拳擦掌、躍躍欲試，準備在船用燃料電池領域做出一番成就。然而現實的情況是，車用燃料電池并不能簡單遷移到船舶領域，燃料電池企業需要針對船舶領域應用進行專門的研發，同時目前船舶市場對燃料電池需求較少，又讓船用燃料電池產業化進展舉步維艱。

車用燃料電池“上船”并不容易

近年來，世界各國相繼制定了航運減排政策。純電動船在充電速度、續航、壽命、成本等方面存在硬傷，相較之下，氫燃料電池具有能量轉換效率高、振動噪音低、加注時間短、續航里程長、功率密度高等特點，因此氫燃料電池成為了船舶業實現綠色轉型的重要選擇。

隨著市場對氫能船舶的關注度越來也高，一些燃料電池企業為了搶占先機，試圖將已有的車用燃料電池方案應用到船舶上。

中國船舶712研究所作為國內船舶及海洋領域燃料電池動力系統技術牽頭和優勢單位，主導實現了國內首艘入級CCS的“三峽氫舟1號”建造合攏和核心部件認證。中國船舶712所燃料電池事業部電堆研究室主任花仕洋博士告訴高工氫電，車用與船用燃料電池動力系統之間存在較大區別，船用燃料電池對功率要求更高，儲能補給要求更快，自身穩定性和耐久性更好，對安全的要求也嚴格。

氫船的燃料電池功率在數百千瓦甚至兆瓦級，一次性要補給數噸級的氫氣，示范期內要求燃料電池壽命在3萬小時以上，商業期要達到5萬至10萬小時。由于氫船儲能大、載客多、逃生難度大，因此對安全可靠性要求更苛刻，系統設計必須以安全性為優先。然而絕大多數車用燃料電池在設計時并沒有考慮到這些需求，因此不能簡單將車用燃料電池發動機移植到船舶上應用。

船用燃料電池研發業精于專

燃料電池產品應用到船舶上邁出的第一步，就是要取得中國船級社(CCS)頒發的型式認可證書。國氫科技研發的FCPS-S120船用氫燃料電池發電系統，作為國內首臺百千瓦級船用氫燃料電池發電系統，在2022年6月取得了中國船級社(CCS)浙江分社頒發的型式認可證書。

國氫科技總經理助理、技術總監陳平表示，參照車用燃料電池的技術研發路徑去研發船用燃料電池對企業來說效率會更高，也更加節省成本。但是在船用燃料電池的研發中，必須要充分考慮到船舶的使用場景，從而針對性地對船用燃料電池的各項指標進行優化。

早在2021年，國氫科技與中國船舶重工集團公司第七〇四研究所、北京航空航天大學寧波創新研究院、中國船級社浙江分社等六家單位簽署了氫燃料電池動力船舶聯合開發示范合作的協議。國氫科技在成熟的車用燃料電池方案基礎上，針對船舶領域的提點，提升了燃料電池的環境適應性、使用壽命、安全性和智能化。

在適應環境方面，氫船在內河及近海的航行環境往往具有高濕熱、高鹽霧等特點，國氫科技在零部件選型、集成工藝、系統設計上進行特別考慮，在系統控制策略上對系統快速熱機、運行參數敏感性、故障處理、氫安全等方面做了優化設計，針對船舶實際運行中出現的鹽霧、絕緣、傾斜和搖擺、振動、電網能源波動等情況，做了嚴格試驗驗證。

在延長壽命方面，針對燃料電池膜電極衰減機理及特性、雙極板腐蝕變形機理及特性，國氫科技定量分析燃料電池發電系統運行過程不同參數對電堆衰減的影響，對氫空界面、開機吹掃、停機吹掃、余氫放電、氧氣消耗、高電位、循環電位、氫饑渴等現象從機理研究到控制策略優化做了創新性優化設計，使燃料電池壽命得到了提升。

在氫電安全性方面，針對船舶應用場景，國氫科技在管路布局、電氣絕緣設計、材料選擇等方面進行了高標準的安全性設計;為了保證用氫安全，國氫科技基于氣瓶、閥組、氫氣濃度等集成式供氫系統，進行了通訊和硬線控制冗余設計;在燃料管路保護上，國氫科技氫氣采用雙層防護管，并用惰性氣體氮氣進行管路吹掃保護，并對存在氫氣泄露可能性的空間設置強制排風系統;在氫氣管路上主要位置進行接地，防止靜電集聚等。

在管理智能化方面，針對燃料電池發電系統的運行狀態，船用燃料電池運行數據可自動上傳至數據中心，同時可進行遠程故障診斷和健康狀況分析，能夠比較靈活和及時的制定更合理的保養維護方案。

船用燃料電池市場化破局仍需努力

當前國內氫能船舶主要應用案例是沿海和內河領域的游船，包括觀光船、公務船等。從“面世”的氫能船舶來看，目前在國內，中國船舶712所、國氫科技、氫藍時代、未勢能源等燃料電池企業已掌握了船用燃料電池系統設計、開發等多項技術。然而這些氫能船舶多為示范性質，對船用燃料電池的需求還未起量。

盡管氫能船舶未來市場需求巨大，各地也在積極出臺相應政策鼓勵氫能船泊發展，這對產業或企業而言極具發展動力。但是當下受限于基礎設施配套和動力系統成本等問題，船用燃料電池的市場化困點仍未解決。

目前船舶專用岸基氫氣加注站或者加注躉船尚不具備形成行業生態的能力，而且船用燃料電池各個部件成本相對柴油動力來說仍然偏高。從氫能船舶全壽命使用周期來看，現有燃料電池需要在全壽命周期內更換一到兩次，增加了船舶運營成本和困難，從船東角度來看這是不利的。

陳平認為，隨著國內氫能船舶示范案例的增多，船舶專用的氫氣加注站也會隨之逐漸完善。此外，國內燃料電池各個部件的本土化率越來越高，燃料電池系統涉及的上下游相關技術已取得顯著突破，成本較5年前大幅降低，并且還有進一步下降的趨勢。當前燃料電池企業要與船舶領域企業開展密切合作，在船用燃料電池研發、運營等多方面不斷進行優化，在氫能船舶進入產業成熟期之前，把船用燃料電池做得更好。

一位業內資深人士表示，氫能船舶在重載、遠途等方面優勢更加明顯，國內氫能船舶未來一定會走向遠洋深海。這就需要大功率船用燃料電池和高密度儲氫方式(包括液氫、甲醇、液氨等)共同發展。只有燃料電池成本和儲氫用氫在經濟上有了優勢，船用燃料電池的商業化才會大規模鋪開。

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