導(dǎo)語

在全球航運(yùn)業(yè)加速脫碳的背景下，上海交通大學(xué)聯(lián)合倫敦大學(xué)學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)取得重大突破——全球首款基于氨燃料的固體氧化物燃料電池（SOFC）船舶動(dòng)力系統(tǒng)成功通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這項(xiàng)技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)燃料動(dòng)力系統(tǒng)效率的飛躍，更以“零碳排放、零硫氧化物、接近靜音”的顛覆性表現(xiàn)，為航運(yùn)業(yè)碳中和目標(biāo)提供了中國方案。

一、破解綠色燃料難題：氨能高效裂解是關(guān)鍵

航運(yùn)業(yè)占全球碳排放的3%，國際海事組織（IMO）要求2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放。氫能雖清潔，但存儲(chǔ)運(yùn)輸成本高；氨（NH3）作為氫的“液態(tài)載體”，因易液化、安全性高被寄予厚望。但氨裂解制氫需高溫且速度慢，成為技術(shù)瓶頸。

研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的“肋片式催化燃燒集成反應(yīng)器（IAC）”完美破局：

速度革命：1.1米反應(yīng)器內(nèi)，氨在656°C下僅需2.94秒即可100%分解為氫氣和氮?dú)?，裂解速度較傳統(tǒng)方案提升35%；

空間魔法：將裂解器、燃燒室、換熱器集成，體積縮減42%，破解船舶動(dòng)力艙空間限制；

效率躍升：系統(tǒng)電效率達(dá)60.13%，遠(yuǎn)超現(xiàn)有船舶柴油機(jī)（約50%）和常規(guī)燃料電池系統(tǒng)（52.1%）。

二、從實(shí)驗(yàn)室到江海：全電動(dòng)船舶系統(tǒng)實(shí)測(cè)亮眼

團(tuán)隊(duì)以某內(nèi)河觀光船（載客100人，航速14公里/小時(shí)）為原型，搭建2千瓦實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證系統(tǒng)可靠性：

全能動(dòng)力：系統(tǒng)額定功率96千瓦，超載至110%負(fù)荷時(shí)仍保持61.73%效率，滿足船舶加速、逆風(fēng)浪等復(fù)雜工況需求；

近零排放：尾氣中CO?、NO、SO?濃度趨近于零，噪音僅58.6分貝（相當(dāng)于辦公室環(huán)境）；

智能調(diào)控：通過調(diào)節(jié)氨氧比（A/O）和廢氣循環(huán)率（CR），系統(tǒng)可在20%-110%功率區(qū)間高效運(yùn)行，避免燃料電池過熱風(fēng)險(xiǎn)。

三、改寫航運(yùn)能源版圖的技術(shù)底氣

該技術(shù)已展現(xiàn)三大顛覆性潛力：

經(jīng)濟(jì)性破冰：氨作為大宗化工品，全球年產(chǎn)量超2億噸，基礎(chǔ)設(shè)施成熟，成本僅為液態(tài)氫的1/5；

場(chǎng)景全覆蓋：實(shí)驗(yàn)證明系統(tǒng)適配渡輪、貨船、郵輪等船型，韓國研究團(tuán)隊(duì)推算，氨燃料電池系統(tǒng)在2500標(biāo)箱支線集裝箱船應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)全生命周期碳中和；

能源鏈革新：結(jié)合風(fēng)電/光伏制“綠氨”，構(gòu)建“可再生能源-綠氨-船舶動(dòng)力”閉環(huán)，破解遠(yuǎn)洋航運(yùn)脫碳難題。

四、駛向深藍(lán)：中國技術(shù)領(lǐng)跑全球競(jìng)賽

當(dāng)前，日本研發(fā)的氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)船舶計(jì)劃2026年商運(yùn)，挪威氨燃料電池渡輪項(xiàng)目已啟動(dòng)。而中國團(tuán)隊(duì)的技術(shù)突破直指行業(yè)痛點(diǎn)：

歐盟“FuelEU Maritime”法規(guī)要求2030年船舶使用綠能占比6%，本系統(tǒng)可超額達(dá)標(biāo)；

國際能源署（IEA）預(yù)測(cè)，2060年全球60%新造船需采用氨/氫動(dòng)力，該技術(shù)已搶占先機(jī)。

研究負(fù)責(zé)人呂曉晶教授表示：“團(tuán)隊(duì)正與國內(nèi)船企合作開發(fā)百千瓦級(jí)船用系統(tǒng)，預(yù)計(jì)2028年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用?！?/p>

結(jié)語

從長江觀光船到遠(yuǎn)洋巨輪，這場(chǎng)由氨燃料電池驅(qū)動(dòng)的綠色革命正拉開帷幕。當(dāng)零碳船舶劃破碧波時(shí)，中國創(chuàng)新技術(shù)已為其寫下第一筆注腳。正如論文所述：“這項(xiàng)研究不僅關(guān)乎航運(yùn)減排，更是人類與海洋和解的關(guān)鍵一步。”

來源: FIE能源前沿期刊