近日，工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部、生態(tài)環(huán)境部、交通運(yùn)輸部五部委印發(fā)了《船舶制造業(yè)綠色發(fā)展行動(dòng)綱要（2024—2030年）》的通知。文件中提到要加快綠色動(dòng)力系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用，推進(jìn)甲醇、氨燃料等低碳零碳燃料船用發(fā)動(dòng)機(jī)核心技術(shù)攻關(guān)。

氫燃料電池系統(tǒng)具有能量轉(zhuǎn)化率高、零排放、無(wú)污染的優(yōu)勢(shì)，是船舶綠色轉(zhuǎn)型的理想動(dòng)力源，而高效安全的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)是氫能應(yīng)用的關(guān)鍵。

目前儲(chǔ)氫技術(shù)分為物理儲(chǔ)氫和化學(xué)儲(chǔ)氫兩大類(lèi)。物理儲(chǔ)氫中的高壓儲(chǔ)氫是目前氫燃料電池船舶應(yīng)用較為廣泛的儲(chǔ)氫方式，但此種儲(chǔ)氫方式也受儲(chǔ)氫罐的體積和壓力限制。低溫液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)仍處于研究階段，國(guó)外一些領(lǐng)先廠產(chǎn)商已經(jīng)開(kāi)始對(duì)船用液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)技術(shù)展開(kāi)研究，但國(guó)內(nèi)液氫通常用于航空航天以及軍用領(lǐng)域，但由于液氫設(shè)備體積較大、耗能和日蒸發(fā)率高、安全性要求較高的特點(diǎn)，需要更穩(wěn)定的應(yīng)用場(chǎng)所。

此外，儲(chǔ)氫方式還包括利用有機(jī)液儲(chǔ)氫和固體材料儲(chǔ)氫等。而目前最具潛力的儲(chǔ)氫路線為有機(jī)液體儲(chǔ)氫、甲醇重整制氫、液氨儲(chǔ)氫、合金儲(chǔ)氫等。

其中有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫和甲醇重整制氫的儲(chǔ)氫密度較高，可以滿(mǎn)足船舶的長(zhǎng)續(xù)航需求。有機(jī)液體儲(chǔ)氫以分子材料作為儲(chǔ)氫載體，理論儲(chǔ)氫密度可達(dá)6.5wt%以上。其缺點(diǎn)為加氫、脫氫裝置成本較高，且脫氫時(shí)容易發(fā)生副反應(yīng)導(dǎo)致氫氣純度不高。目前國(guó)內(nèi)有機(jī)液體儲(chǔ)氫的研究方向?yàn)镹-乙基咔唑、二甲基吲哚。國(guó)際上以以德國(guó)Hydrogenious Technologies（HT）公司、美國(guó)空氣化工公司、日本巖谷公司等為代表，對(duì)二芐基甲苯、N雜環(huán)類(lèi)、甲基環(huán)己烷等不同儲(chǔ)氫有機(jī)物展開(kāi)研究。

有教授指出，當(dāng)前主流的氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)在能效、安全性和成本上尚存難點(diǎn)。利用有機(jī)液體儲(chǔ)氫技術(shù)，每千克氫的儲(chǔ)運(yùn)成本最高可降低47%，在運(yùn)輸環(huán)節(jié)具當(dāng)前主流的氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)在能效、安全性和成本上尚存難點(diǎn)。利用有機(jī)液體儲(chǔ)氫技術(shù)，每千克氫的儲(chǔ)運(yùn)成本最高可降低47%，在運(yùn)輸環(huán)節(jié)具有規(guī)模大、高周轉(zhuǎn)等明顯優(yōu)勢(shì)。有規(guī)模大、高周轉(zhuǎn)等明顯優(yōu)勢(shì)。

甲醇自身含氫量達(dá)12.5%，其制氫路線包括甲醇整齊重整制氫、甲醇部分氧化重整制氫以及甲醇自熱重整制氫，其中甲醇蒸汽重整制氫具有H2產(chǎn)量高、CO產(chǎn)量低、成本低的優(yōu)點(diǎn)，但船舶使用甲醇作為燃料在反應(yīng)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生CO2，應(yīng)增加碳捕捉裝置。2022年，歐盟資助的HyMethShip項(xiàng)目，為甲醇重整制氫提出一個(gè)可行性方案，大致流程如下：

氨具有較高的氫密度，在常壓和400℃的條件下通過(guò)催化即可得到氫氣，作為一種成熟的化學(xué)品，氨在全球范圍內(nèi)已經(jīng)建立了生產(chǎn)、運(yùn)輸、應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈，為以氨為載體的儲(chǔ)氫方式提供解決方案。去年7月，Alma Clean Power的船用氨燃料電池首次進(jìn)行了成功測(cè)試。

合金儲(chǔ)氫基礎(chǔ)成熟度高，響應(yīng)快，安全性高，國(guó)際上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，如2002年德國(guó)HDW造船廠研制了世界首艘裝備燃料電池的212A型潛艇，搭載了38個(gè)鈦鐵系合金儲(chǔ)氫罐，每個(gè)儲(chǔ)氫罐能儲(chǔ)存84 kg氫氣。意大利芬坎蒂尼集團(tuán)（Fincantieri SI）在建的“ZEUS”號(hào)試驗(yàn)船，配備了一個(gè)144千瓦的燃料電池系統(tǒng)，由8個(gè)金屬氫化物鋼瓶中含有的約50kg氫氣提供燃料。

但合金儲(chǔ)氫儲(chǔ)氫密度不夠高，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已研發(fā)了儲(chǔ)氫率達(dá)到2.6wt%的釩系儲(chǔ)氫合金材料，但仍無(wú)法滿(mǎn)足長(zhǎng)續(xù)航需求。

目前船用燃料電池領(lǐng)域儲(chǔ)氫方式有很多種，高壓儲(chǔ)氫是目前較為成熟的儲(chǔ)氫方式，低溫液態(tài)仍處于研究階段。有機(jī)液體儲(chǔ)氫穩(wěn)定性高，性能好、成本低，具有良好的應(yīng)用前景，但更適用于有高溫?zé)嵩吹拇?。甲醇重整制氫產(chǎn)量高、成本低，但有CO2排放，適用于對(duì)碳排放要求不高的船舶。合金儲(chǔ)氫相較于其他儲(chǔ)氫方式更為安全，但缺點(diǎn)是質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度偏低，其次還有現(xiàn)有材料放氫溫度過(guò)高，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞的問(wèn)題，合金儲(chǔ)氫適用于擁有較高配重的船舶。

儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)對(duì)推動(dòng)氫燃料電池船舶發(fā)展具有重要作用，在安全、成本方面都有至關(guān)重要的影響。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，開(kāi)發(fā)低成本、高密度、高穩(wěn)定性是船用氫燃料電池的主要發(fā)展方向，需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)儲(chǔ)氫供氫技術(shù)，以滿(mǎn)足船舶應(yīng)用需求。