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燃料电池:有望打破现有船用动力系统格局

北极星氢能网 来源:解放军报  作者:张曦 何朝楠 孙延来  2021/2/22 11:30:27 我要投稿

北极星氢能网讯:前不久,我国第一艘燃料电池游艇“蠡湖”号完成试航。这标志着我国燃料电池在船舶动力上的实船应用迈出关键一步。

与传统船舶动力装置不同,燃料电池是一种未经燃烧就能把化学能转化为电能的装置,属于21世纪继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。

提及燃料电池的诞生和发展,还得追溯到1839年。当时,英国物理学家威廉·葛洛夫发明了燃料电池,并用它点亮了伦敦讲演厅的照明灯。后来,由于受材料、资金、市场等多方面因素限制,对燃料电池的研究和开发几经反复,直到20世纪才得到发展。

早期燃料电池发展,焦点集中在军事空间等专业应用及千瓦级以上分散式发电上。但随着技术进步,它用途更加广泛,既可应用于军事、空间、发电厂领域,也可应用于船舶、机动车、移动设备和居民家庭等领域。

近年来,我国船舶产业不断发展进步,各项研究也不断深入,传统船舶动力装置如柴油机和燃气轮机,都存在能效转换率低、环境污染重、燃料单一等缺陷。多年来,科学家们始终致力于寻找既有较高能源利用效率、又不污染环境的能源利用方式,而燃料电池正是比较理想的选择。

——高效率。燃料电池将燃料的化学能直接转化为电能,因此不会产生大量废气与废热,可避免中间转换能量的损失,转化效率超过50%(传统柴油机或燃气轮机的转化效率一般在25%~40%),高效率即意味着高经济性。

——低排放。燃料电池以天然气等富氢气体为燃料时,二氧化碳的排放量比传统热机减少40%以上,这对缓解地球温室效应十分重要。另外,燃料电池使用中只进行电化学反应,没有高温燃烧过程,因此几乎不排放氮和硫的氧化物,减轻了对大气的污染。

——燃料多样化。对于燃料电池而言,只要含有氢原子的物质都可作为燃料,例如天然气、石油、沼气、酒精等。为此,燃料电池非常符合能源多样化需求,既能减少对石油产品的依赖,也可减缓主流能源的耗竭。

此外,燃料电池还具有噪声小、可靠性高、操作方便、易于建设等优点,备受人们青睐。

不过,在民用船舶领域,燃料电池目前尚不具备大规模应用的条件,主要是受其成本、安全、寿命等多种因素影响。同时,燃料电池燃料供应与提取、安全性、响应时间也需进一步改进。

“随着技术的不断革新,以及国际公约法规对船舶排放要求的日益严格,燃料电池将有可能打破现有船用动力系统格局。”相关研究人员表示,燃料电池船舶在不久的将来能否“唱主角”,还需拭目以待。

原标题:燃料电池:船舶新能源

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