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日本提出了将PEMFC寿命延长至15年的研发目标 -试剂空运
海运新闻 | 2022-07-23 07:11
六、中国船舶企业对燃料电池动力船舶的研发亟待加强
船用燃料电池尚未形成市场，近年来相关燃料电池示范船项目中，船用PEMFC均匀价格约1000美元/KW，最低价格仅为45美元/KW；船用SOFC均匀价格约为2000美元/KW，最低价格为558美元/KW（已经接近低速机的功率单价）。
燃料电池以电堆为功率输出的基本单位，通过模块化组合，可以实现数百兆瓦的功率输出，能够满足远洋船舶的功率需求。燃料电池输出的为直流电，与当前船舶直流组网技术有着巨大结合空间。
韩国三大造船企业掀起了SOFC替换低速机的研发竞赛。
过往很长一段时期，国际物流，燃料电池技术一直处于缓慢发展中，多数成果处于技术验证阶段。近十年来，燃料电池技术的突破并在汽车产业的快速应用，吸引了更多投资，推动了贸易化进程，技术转化节奏明显加快。
燃料电池的直流输出也为船舶直流组网和电力推进在船舶上的广泛应用提供了更加有利条件。船舶直流组网技术作为一种新兴的船舶电力系统技术，能够进一步降低船舶能耗，节省配电设备空间，与燃料电池的模块化特点相结合，将为船舶动力系统的设计提供巨大灵活性。
大型燃料电池动力船舶设计的关键是电池系统集成和动力系统布置。国外船企已在开展相关标准和专利布局。一旦燃料电池动力船舶市场成熟，我国船舶产业将可能处于被动的局面。
此外，基于燃料电池实现的船舶电动化，将对智能船舶的发展起到极大促进作用。燃料电池和直流系统的应用，也将为船员提供静音、低震动的工作和生活环境，同时也能够为应对未来国际海事法规关于水下噪声控制的行动提供技术解决方案。
为解决上述题目，PEMFC可以通过加装燃料重整装置，进而可以采用氨、LNG等其他燃料，能够较大程度较低整体体积。SOFC则主要依靠技术研发，进一步降低电池体积；近十年来，国际领先的SOFC企业已经将功率密度提升了10倍以上。
欧洲SOFC项目近年来明显增多，地中海邮轮为一艘正在建造的20万总吨豪华邮轮安装美国Bloom Energy提供的以LNG为燃料的SOFC发电系统，并将SOFC作为其未来零碳战略的重要方向；阿法拉伐正在参与由丹麦支持的SOFC4 Maritime项目，探索SOFC完全替换船舶内燃机的可行性。
四是燃料电池本钱加速下降。
交通部海事局已经发布了《氢燃料电池动力船舶技术与检验暂行规则(2022)》，中国船级社已经发布了《氢燃料电池》《氢气瓶》《重整装置》三份产品检验指南，并即将发布《船舶应用燃料电池发电装置指南》，这些措施对我国燃料电池动力船舶的发展起到积极引导作用。
二是有看为全船电力化提供更高效的解决方案。
船舶动力形式的变革以能量转换方式（如内燃机、燃料电池、动力电池等）为主要关注点，这一领域的技术发展和应用远景最具不确定性，也最可能产生颠覆性创新。其中，燃料电池，因其技术的快速迭代和在车辆上的推广应用，正在引起海事产业的极大关注。
目前各国大力推进的燃料电池技术路线主要为低温运行的质子交换膜燃料电池(PEMFC)和高温运行的固体氧化物燃料电池(SOFC)。
来源：中国船舶产业行业协会 三、燃料电池模块化和直流输出有利于全船电力化、智能化发展
长期以来，阻碍燃料电池在船舶上应用的主要因素是燃料电池系统占用体积大、使用寿命短、燃料获取难度大、投资本钱高等题目。
燃料电池固然存在对内燃机的替换潜力，但在国际规则、技术成熟度、产业链建设等方面仍需要一段时间，这也为我国燃料电池船舶的发展争取了时间窗口。
关注并超前15年至20年研究和布局这一重要方向，是中国产业在船舶动力领域实现颠覆性创新的关键。
二是加快燃料电池船舶动力系统设备的合作研发。
这一方面说明船用燃料电池的贸易化应用依然处于发展初期，另一方面也说明，经过前期大规模研发尝试之后，船用燃料电池技术路线逐渐聚焦，研发活动也逐渐集中在少数头部科技企业。
2020年，日本邮船、东芝能源系统公司、川崎重工、ClassNK和ENEOS公布合作开发氢燃料电池船舶。2021年，该项目获得日本新能源和产业技术发展组织(NEDO)治理的日本政府绿色创新基金的支持。该项目计划于2023年建造一艘150吨级试验船，空运报价 海运价格，重点验证大功率船舶燃料电池系统的实现与操纵技术、燃料电池与蓄电池相结合的能源治理系统(EMS)等工程技术题目。
燃料电池的价格与规模化生产息息相关。过往10年，车用燃料电池价格下降了60%。随着燃料电池汽车产业规模的不中断增长，特别是中国企业的大规模进进这一领域，业内普遍预计，未来5年PEMFC价格有看进一步下降70%左右。SOFC主要应用于分布式发电，目前贸易化项目不中断增多，SOFC价格也有看继续下跌
在各国积极推动氢能产业链建设和氢燃料电池研发应用推广，特别是随着航运业温室气体减排战略的深进推进，全球正在加快建设LNG、甲醇、氨/氢等替换燃料供给链，基本扫清了长期制约船用燃料电池发展的富氢燃料供给障碍。
SOFC的电化学效率在60%左右，运行温度高达650℃以上，可以使用氢、氨、甲烷、甲醇、柴油等多种燃料，且不需要贵金属催化剂，在热电联产情况下，总效率可以达到90%，远远高于当前船用低速机50%左右的热效率。
船用燃料电池尚未形成市场，近年来相关燃料电池示范船项目中，船用PEMFC均匀价格约1000美元/KW，最低价格仅为45美元/KW；船用SOFC均匀价格约为2000美元/KW，最低价格为558美元/KW（已经接近低速机的功率单价）。
燃料电池以电堆为功率输出的基本单位，通过模块化组合，可以实现数百兆瓦的功率输出，能够满足远洋船舶的功率需求。燃料电池输出的为直流电，与当前船舶直流组网技术有着巨大结合空间。
韩国三大造船企业掀起了SOFC替换低速机的研发竞赛。
过往很长一段时期，国际物流，燃料电池技术一直处于缓慢发展中，多数成果处于技术验证阶段。近十年来，燃料电池技术的突破并在汽车产业的快速应用，吸引了更多投资，推动了贸易化进程，技术转化节奏明显加快。
燃料电池的直流输出也为船舶直流组网和电力推进在船舶上的广泛应用提供了更加有利条件。船舶直流组网技术作为一种新兴的船舶电力系统技术，能够进一步降低船舶能耗，节省配电设备空间，与燃料电池的模块化特点相结合，将为船舶动力系统的设计提供巨大灵活性。
大型燃料电池动力船舶设计的关键是电池系统集成和动力系统布置。国外船企已在开展相关标准和专利布局。一旦燃料电池动力船舶市场成熟，我国船舶产业将可能处于被动的局面。
此外，基于燃料电池实现的船舶电动化，将对智能船舶的发展起到极大促进作用。燃料电池和直流系统的应用，也将为船员提供静音、低震动的工作和生活环境，同时也能够为应对未来国际海事法规关于水下噪声控制的行动提供技术解决方案。
为解决上述题目，PEMFC可以通过加装燃料重整装置，进而可以采用氨、LNG等其他燃料，能够较大程度较低整体体积。SOFC则主要依靠技术研发，进一步降低电池体积；近十年来，国际领先的SOFC企业已经将功率密度提升了10倍以上。
欧洲SOFC项目近年来明显增多，地中海邮轮为一艘正在建造的20万总吨豪华邮轮安装美国Bloom Energy提供的以LNG为燃料的SOFC发电系统，并将SOFC作为其未来零碳战略的重要方向；阿法拉伐正在参与由丹麦支持的SOFC4 Maritime项目，探索SOFC完全替换船舶内燃机的可行性。
四是燃料电池本钱加速下降。
交通部海事局已经发布了《氢燃料电池动力船舶技术与检验暂行规则(2022)》，中国船级社已经发布了《氢燃料电池》《氢气瓶》《重整装置》三份产品检验指南，并即将发布《船舶应用燃料电池发电装置指南》，这些措施对我国燃料电池动力船舶的发展起到积极引导作用。
二是有看为全船电力化提供更高效的解决方案。
船舶动力形式的变革以能量转换方式（如内燃机、燃料电池、动力电池等）为主要关注点，这一领域的技术发展和应用远景最具不确定性，也最可能产生颠覆性创新。其中，燃料电池，因其技术的快速迭代和在车辆上的推广应用，正在引起海事产业的极大关注。
目前各国大力推进的燃料电池技术路线主要为低温运行的质子交换膜燃料电池(PEMFC)和高温运行的固体氧化物燃料电池(SOFC)。
来源：中国船舶产业行业协会 三、燃料电池模块化和直流输出有利于全船电力化、智能化发展
长期以来，阻碍燃料电池在船舶上应用的主要因素是燃料电池系统占用体积大、使用寿命短、燃料获取难度大、投资本钱高等题目。
燃料电池固然存在对内燃机的替换潜力，但在国际规则、技术成熟度、产业链建设等方面仍需要一段时间，这也为我国燃料电池船舶的发展争取了时间窗口。
关注并超前15年至20年研究和布局这一重要方向，是中国产业在船舶动力领域实现颠覆性创新的关键。
二是加快燃料电池船舶动力系统设备的合作研发。
这一方面说明船用燃料电池的贸易化应用依然处于发展初期，另一方面也说明，经过前期大规模研发尝试之后，船用燃料电池技术路线逐渐聚焦，研发活动也逐渐集中在少数头部科技企业。
2020年，日本邮船、东芝能源系统公司、川崎重工、ClassNK和ENEOS公布合作开发氢燃料电池船舶。2021年，该项目获得日本新能源和产业技术发展组织(NEDO)治理的日本政府绿色创新基金的支持。该项目计划于2023年建造一艘150吨级试验船，空运报价 海运价格，重点验证大功率船舶燃料电池系统的实现与操纵技术、燃料电池与蓄电池相结合的能源治理系统(EMS)等工程技术题目。
燃料电池的价格与规模化生产息息相关。过往10年，车用燃料电池价格下降了60%。随着燃料电池汽车产业规模的不中断增长，特别是中国企业的大规模进进这一领域，业内普遍预计，未来5年PEMFC价格有看进一步下降70%左右。SOFC主要应用于分布式发电，目前贸易化项目不中断增多，SOFC价格也有看继续下跌
在各国积极推动氢能产业链建设和氢燃料电池研发应用推广，特别是随着航运业温室气体减排战略的深进推进，全球正在加快建设LNG、甲醇、氨/氢等替换燃料供给链，基本扫清了长期制约船用燃料电池发展的富氢燃料供给障碍。
SOFC的电化学效率在60%左右，运行温度高达650℃以上，可以使用氢、氨、甲烷、甲醇、柴油等多种燃料，且不需要贵金属催化剂，在热电联产情况下，总效率可以达到90%，远远高于当前船用低速机50%左右的热效率。
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