航運業的溫室氣體排放量約占全球總量的 2.5%，每年排放近10億噸二氧化碳。聯合國航運管理機構國際海事組織（IMO）呼吁到2050年將溫室氣體排放量在2008年的水平上減少50%，以便使該行業與排放目標相協調。

然而，由于低碳燃料在要求的規模上沒有得到廣泛使用，在未來幾十年內整個航運業將面臨巨大的脫碳壓力。為了實現國際海事組織的目標，行業領袖們表示，到2030年，第一批凈零排放的船舶必須進入全球艦隊。因此，探索低碳燃料的替代品，為未來幾十年即將到來的能源轉型做準備，勢在必行。

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氫是目前清潔燃料替代品的領導者

在目前正在試用的幾種清潔燃料替代品中，氫顯然是最受關注的。全球海事論壇從2021年3月開始的一項研究調查了106個著眼于全球海運零排放的項目，發現近一半的項目集中于氫作為低碳燃料來源。與其他燃料替代品相比，氫燃料的一個關鍵優勢是使用氫燃料電池改裝現有船舶相對容易。

雖然還沒有大型運輸船使用氫進行測試，但美國、比利時、法國和挪威已經對氫動力渡輪和小型運輸船進行了試航。

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氫作為運輸燃料的好處是什么？

現有的全球氫市場。全世界每年生產7000萬噸的氫氣用于工業用途。此外，由于預計清潔能源需求將不斷增加，公司和國家將尋求擴大生產能力的項目，因此氫市場在未來將不斷增大。例如，德國的目標是到2040年為綠色氫創造1000萬千瓦的國內電解能力。

氫可以大量儲存很長一段時間。這對航運業、一般交通運輸、工業和能源部門都是有利的。

燃料電池技術不斷發展，并且可以在大多數船舶上進行改造。對于較大型船舶，燃料電池通常用于與柴油發電機組成混合動力系統或是直接用于輔助動力系統來進行工作。對于小型船舶，燃料電池系統已可以作為主推進系統工作。

藍氫和綠氫為航運業提供了一條顯著減少溫室氣體排放的途徑。此外，氫燃料電池相對安靜，限制了噪音污染，只釋放水作為副產品，符合國際上各公約對船舶排放的限制要求。

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氫作為運輸燃料面臨哪些挑戰？

氫氣安全性需要考慮。由于船舶的發動機室空間有限，如果處理不當，任何輕微的泄漏都很容易導致氫氣積聚和爆炸。因此，儲氫場所和燃料電池艙應有適當的安全措施，以確保安全完整性水平。

燃料電池穩定性有待提高。氫燃料電池對工作溫度的兼容性、對環境毒性的敏感性及啟停循環中的耐久性等問題仍待解決。此外，船舶行駛的特殊工作環境如腐蝕、震動撞擊、搖晃程度等環境因素都會造成電池堆內部的不平衡性，需要特別注意。

氫氣價格昂貴。雖然灰氫目前價格與傳統燃料來源相當具有競爭力，價格約為1~2美元/kg。但灰氫無法提供可持續的解決方案，以減少溫室氣體排放的規模。藍氫比灰氫貴30-80%，綠氫比灰氫貴4倍。雖然隨著可再生電力和電解成本的下降，藍氫和綠氫的零售價格預計將下降，但短期來看價格依舊過高。

缺少基礎設施建設。因此通過政府干預對于促進綠氫技術的投資以及發展綠氫與灰氫價格競爭所需的加氫和氫氣運輸基礎設施是必要的。

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氫燃料電池船舶應用案例

由于氫燃料電池在各方面的局限性，其開發和應用對于民用船舶來說仍處于起步階段，目前氫燃料電池系統只在潛艇的AIP系統中有成熟的實際應用，例如德國的212A型潛艇，日本的“浦島”小型深海AUV調查艇。

Hydroville作為世界上第一艘氫動力客輪運營。它的混合動力發動機允許它同時使用氫氣和柴油。此外，CMB已經建造了另外幾艘氫動力船，包括一艘規模更大的80人渡輪，計劃于2021年初在日本試航。

歐洲創新項目FLAGSHIPS正準備部署世界上第一艘使用氫氣的商業貨運船。該項目最初的計劃是在里昂地區部署一艘小型氫動力船只，但隨著氫氣在貨物運輸中更大的潛力出現被改為了內陸貨船。新船將負責在塞納河沿岸的托盤和集裝箱中運送貨物。

海上專用燃料電池系統由豐田歐洲技術中心在7個月內開發完。它需要重新設計系統，并使用在豐田MIRAI上應用的燃料電池零部件，這些部件被安裝到一個更緊湊的模塊中，以適應海洋應用。該項目成功地證明了豐田燃料電池技術對各種應用的適應性，包括車用以外的應用場景。

YANMER開發了一種海上燃料電池系統，該系統集成了豐田MIRAI的氫燃料電池模塊。該系統被安裝到YANMER的EX38A FC快艇進行現場測試。該船是第一艘正式遵守日本陸上、基礎設施、運輸和旅游部制定的氫燃料電池船安全準則船只。

中國船級社CCS和協作團隊計劃建造中國首艘燃料電池動力公共服務船，該船由CCS分類，預計將在長江流域航行。該船燃料電池的額定功率達到500kW，總儲氫量達60kg，總能量儲存量超過1MWh，將完全實現氧化硫、氮氧化物和溫室氣體的"零排放"。