氢燃料电池船舶研究现状论文

作为一种新型的清洁能源，肯定会得到广泛地利用，也会提升船的科技水平。

相关技术及市场仍不成熟

氢燃料电池燃料能量密度最大，高于锂离子电动车及燃油车，能效比上占据优势。考虑全生命周期后，能源效率约为29%，高于锂离子电动车的28%及燃油车的14%。在续航方面，氢燃料电池汽车传统燃油车相似，续航里程约在600公里左右，优于锂离子电动车;此外氢燃料电池汽车还具有无噪音，充能时间短，耐低温，事故严重性小等优点。

然而目前，氢燃料电池汽车在中国市场刚刚起步，技术和市场仍不成熟，处于幼稚期，未来发空间巨大;且氢燃料电池汽车应用领域不具有普适性，这也是未来氢燃料电池汽车技术需要革新和研究之处。

产量受到疫情影响严重

根据高工产业研究院(GGII)的数据显示，2016-2020年中国氢燃料电池汽车产量逐年上升，受到疫情影响，2020年产量下滑至1199辆。这表明中国氢燃料电池汽车市场正在成长，产量的增加一定程度上代表了市场需求增加。未来，氢燃料电池汽车的发展前景较好。

市场进入商业化初期

2016-2020年，中国氢燃料电池汽车保有量逐年上升，受到疫情影响，2020年销量有所下滑。截止2020年底，我国氢燃料电池汽车年销量1177辆，保有量7352辆，标志着我国氢燃料电池汽车正在逐渐被市场认可接纳，氢燃料汽车进入商业化初期。

商用车是研发方推广重点

与海外专注于氢燃料电池乘用车的量产不同的是，我国将研发和推广重点放在商用车上。2020年，我国燃料电池汽车销量中，全为商用车。其中，客车销量占比达98%，货车销量占比为2%。截至2020年底，我国氢燃料电池车累计行程超过1亿公里，以氢燃料电池物流车和客车为主。

政策指引保驾护航

中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图(版)》是为我国氢能发展道路提出了更为明确的要求与指引。随着国家“碳中和”、“碳达峰”任务的推进，氢能这一绿色能源受到国家的重视和大力推动。未来目标中就风光能电解水制氢，加氢站等基础设施建设，氢燃料电池汽车等进行了详细规划。

—— 更多数据请参考前瞻产业研究院《中国氢燃料电池行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

氢燃料电池研发成功，意味着全世界能源产业不再依靠石油产业了。很大力度的保护了地球资源。

据中国科技日报12月3日消息报道，中国船舶第712研究所发布了拥有自主知识产权的首款500千瓦级，船用氢燃料电池系统。

据悉，这台系统由船用燃料电池发电模块、燃料电池监控装置和有机液体制氢装置组成，整套系统不会有任何的污染和排放，而且有相当高的制氢效率。携带的每一公升有机液体，可以制造50~80克的氢，此外还拥有非常良好的可靠性和补给便捷性。据悉这款氢燃料电池可以广泛的用于各种水面船只上，大到豪华游轮小到游船都可以使用。虽然这款氢燃料电池的设计初衷是为了民用，但是不可否认的是它具有相当强的军事应用背景，毫不夸张的说，氢燃料电池是潜艇能够成功隐身的重要功臣。

目前世界上一般的常规动力潜艇都是在水面航行时使用柴油发动机为动力，同时给蓄电池充电，在水下航行则用蓄电池提供动力。因此时不时就要浮出水面吸入空气让柴油发动机运作，潜艇上浮让柴油发动机工作的时间就是最容易暴露的时刻。为了保证隐蔽性，潜艇最好是增加在水下航行的时间，避免浮出水面，这就促使了不依赖空气推进系统（AIP）的产生。

目前各国先进的常规潜艇基本都装备了，AIP系统这种系统可以使常规潜艇无需从空气中获取氧气，就能有足够的动力。目前世界上前景使用的AIP技术主要有3种，分别是闭式循环柴油机、斯特林发动机和燃料电池。这3种技术中，闭式循环柴油机的工作效率较低，而且柴油机本身的噪音和空气噪音较大。而斯特林发动机的可靠性较低，工作效率也仅为35%，此外虽然它的噪声更小，但还是有一定的噪音。

而燃料电池则有最高的效率，最高可以达到60%，同时不产生废气和污染物，噪声也是最小的。因此从技术上说，燃料电池最适合用于AIP常规潜艇。先进的东西往往不那么容易获得，燃料电池有很高的技术要求。其最大的一个技术限制，就是需要大量的氢，氢的储存和运输非常困难，由于其易燃易爆，具有非常大的危险性。

因此发展燃料电池潜艇的思路，主要是研究如何安全地储存氢。不过这一次中国研究人员携带船用液体制氢装置和用于制造氢气的有机液体的设计，这确实是别出心裁的。这样的设计使得潜艇不需要携带大量的储备氢而是自己制作，这就绕开了如何储存大量氢气的技术难关。

此前国际上使用燃料电池为潜艇AIP系统的主要为德国的常规潜艇，而他们的AIP系统功率大概在200~300KW左右。由此可见，驱动3000吨级左右的常规潜艇，500千瓦的氢燃料电池是完全足够的。由于氢燃料电池对比其他AIP系统的显著优点，这种大功率的燃料电池研究成功之后，势必会对发展新型常规潜艇有大有益处。