全國首艘“氨－氫”燃料電池動力環(huán)保船在閩江首航。

日前，一輛“氨－氫”燃料電池動力環(huán)保船在加滿液氨后，電池顯示電量滿格，隨后在閩江完成首航。

這是全國首艘“氨－氫”燃料電池動力環(huán)保船，它的成功首航，標(biāo)志著“氨－氫”燃料電池技術(shù)在船用領(lǐng)域應(yīng)用的突破。

這艘船由福大紫金氫能科技股份有限公司（簡稱“福大紫金”）打造，以液氨為燃料，通過耦合低溫氨在線制氫發(fā)電，為船舶提供動力，實(shí)現(xiàn)氫能在船舶上的即產(chǎn)即用和安全高效發(fā)電，是“氨－氫”燃料電池船舶應(yīng)用于河流、湖泊、近海領(lǐng)域的重要里程碑。

“成功把‘氨－氫’燃料電池‘搬’上船，意味著‘氨－氫’燃料電池將開啟從陸地到水域的全新‘旅程’。”福州大學(xué)化肥催化劑國家工程研究中心羅宇教授表示。

另辟蹊徑

“氨－氫”燃料電池來了

“氨－氫”燃料電池是什么？“我們把氫存儲在液氨罐中、‘氨－氫’燃料電池里，通過自主研發(fā)的低溫氨分解催化技術(shù)轉(zhuǎn)化成氫氣，進(jìn)而發(fā)出電來。”羅宇介紹。

氫能具有綠色、高效、無碳排放和應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，但氫的運(yùn)輸和存儲是制約氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“痛點(diǎn)”。氫的儲運(yùn)，需要35兆帕以上的高壓，高壓儲氫核心材料和關(guān)鍵設(shè)備依賴進(jìn)口，導(dǎo)致終端氫氣售價(jià)達(dá)60元/公斤以上。按照2050年將建成1萬座加氫站的目標(biāo)，需投入高達(dá)1500億元至3000億元的基建成本。此外，高壓氫氣易燃易爆，氫安全性弱的問題突顯。如何根據(jù)我國能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，研發(fā)成熟安全高效的儲氫運(yùn)氫技術(shù)，是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“卡脖子”難題。

在氫能高昂的終端成本下，用氨“另辟蹊徑”成為一種選擇。氨是現(xiàn)代工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最重要的大宗化學(xué)品，我國年產(chǎn)能達(dá)7200萬噸，年產(chǎn)量5600萬噸，位居世界第一。氨由一個(gè)氮原子和三個(gè)氫原子組成，是天然高效的儲氫介質(zhì)。

面對“氨－氫”能源的全球化發(fā)展趨勢，由中國工程院院士魏可鎂創(chuàng)建、江莉龍研究員領(lǐng)銜的福州大學(xué)化肥催化劑國家工程研究中心，依托福州大學(xué)，率先在國際上開展以氨為儲氫介質(zhì)的“氨－氫”儲能與發(fā)電技術(shù)研究?；趪H領(lǐng)先的“氨－氫”能源轉(zhuǎn)換顛覆性關(guān)鍵技術(shù)，2021年12月，福州大學(xué)、紫金集團(tuán)、北京海新能源科技股份有限公司創(chuàng)建了國內(nèi)首家“氨－氫能源重大產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺”，共同出資成立福大紫金。

2022年，由江莉龍研究員帶領(lǐng)的福州大學(xué)化肥催化劑國家工程研究中心研發(fā)團(tuán)隊(duì)，首創(chuàng)了常壓低溫氨分解催化劑，并開發(fā)出“氨－氫”燃料電池系統(tǒng)。該技術(shù)解決了“氨－氫”能源轉(zhuǎn)換過程中關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)難題，是處于國際領(lǐng)先的一項(xiàng)顛覆性關(guān)鍵技術(shù)。

“‘氨－氫’燃料電池實(shí)現(xiàn)了氫的即產(chǎn)即用和安全高效發(fā)電，破解了氫氣的儲存運(yùn)輸難題，具有低噪聲、長續(xù)航、成本低、安全性高、零碳排放等綜合優(yōu)勢。”羅宇告訴記者，與傳統(tǒng)燃料電池相比，“氨－氫”燃料電池還可顯著提高效率水平。

加滿液氨

10米漁船能航行260海里

記者看到，“氨－氫”燃料電池動力環(huán)保船的電池，約有空調(diào)外機(jī)大小，通過一個(gè)裝滿液氨的特制氨瓶加氨。福大紫金商貿(mào)處處長闕樹生在一旁介紹，這艘船零碳排放，排放物為氮?dú)夂退?，環(huán)保無噪聲。同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)控制調(diào)節(jié)，搭配自研專業(yè)控制軟件，今后能一人操控多機(jī)，高效便捷。

“它在閩江行駛，能滿足5天每天來回4趟的用量。”目前，福大紫金團(tuán)隊(duì)正在對這艘船采集回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、研究，為后續(xù)的改造升級提供依據(jù)。

據(jù)介紹，該“氨－氫”燃料電池，適用于近海執(zhí)法船、漁船、捕撈船等各類中小型船只。

羅宇給記者算了一筆賬：今后，“氨－氫”燃料電池如果應(yīng)用至一艘10米的漁船，加滿液氨后，該船能在海上行駛260海里以上。相比傳統(tǒng)柴油船，“氨－氫”燃料電池動力環(huán)保船的原料成本能夠降低近30%，還能減少30余噸的碳排放。

那么，“氨－氫”燃料電池動力環(huán)保船要如何加氨？在船上直接放氨瓶或通過加氨站加注液氨。

據(jù)悉，目前，福大紫金已設(shè)計(jì)了各種規(guī)格的氨瓶，供給不同型號的船舶使用。而今后如果要通過加氨站加注，5分鐘即可加滿液氨。

在“雙碳”背景下，發(fā)展船用清潔能源是航運(yùn)業(yè)綠色低碳發(fā)展的重要途徑。風(fēng)投機(jī)構(gòu)的專家表示，在未來，“氨－氫”能源，將成為主流的零碳排放船舶動力替代燃料，或成為下一個(gè)產(chǎn)業(yè)投資布局新風(fēng)口。

圍繞“氨－氫”

打造萬億級產(chǎn)業(yè)鏈

近期，國家能源局公布第三批能源領(lǐng)域首臺（套）重大技術(shù)裝備名單，福大紫金研制的“10千瓦級‘氨－氫’燃料電池分布式發(fā)電系統(tǒng)”成果上榜。2022年11月，“氨－氫燃料電池發(fā)電”技術(shù)獲評2022年度十大“零碳中國”創(chuàng)新技術(shù)，為新時(shí)代能源轉(zhuǎn)型升級開創(chuàng)先河，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展……

3年來，福大紫金圍繞“氨－氫”綠色能源重大技術(shù)開展深度合作，不斷拓寬“氨－氫”燃料電池的應(yīng)用邊界，力爭打造萬億級產(chǎn)業(yè)鏈。

去年1月，福大紫金和廈門金龍共同研發(fā)出全國首輛“氨－氫”燃料電池客車，實(shí)現(xiàn)氫能在汽車上的即產(chǎn)即用，具有“加注時(shí)間短、續(xù)航里程長、安全高效、節(jié)能環(huán)保”等多重優(yōu)點(diǎn)，為“氨－氫”能源在車用燃料電池領(lǐng)域的商業(yè)化推廣提供了一條重要的技術(shù)路徑。

“氨－氫”燃料電池還可用于發(fā)電。目前，福大紫金已開發(fā)出從3千瓦到百千瓦級的多系列“氨－氫”燃料電池分布式發(fā)電系統(tǒng)。

去年8月，中建四局福州公司“萬科·城市之光”項(xiàng)目，在金山工業(yè)園區(qū)啟動，由福大紫金研發(fā)的大功率“氨－氫”燃料電池發(fā)電站，也在園區(qū)內(nèi)亮相。該發(fā)電站，作為福大紫金新一代發(fā)電產(chǎn)品，為建筑施工提供持續(xù)的“綠電”保障，可降低工地用電30%的成本。

2022年2月，福大紫金開發(fā)的3千瓦級“氨－氫”燃料電池發(fā)電站，交付中國鐵塔龍巖分公司，為龍巖市曹溪鎮(zhèn)一座經(jīng)常性離網(wǎng)基站提供持續(xù)不間斷的電力保障。

去年10月，由福大紫金自主研發(fā)的10千瓦級“氨－氫”燃料電池發(fā)電站完成首臺出口交付，邁出開拓海外市場的第一步。

“氨－氫”轉(zhuǎn)化技術(shù)，還有許多應(yīng)用場景。例如，在長樂的全國首座“氨現(xiàn)場制氫加氫一體站”，氫燃料電池巴士不到10分鐘便完成氫氣充注。加滿氫后，這輛巴士能行駛近400公里。

據(jù)介紹，通過福州大學(xué)化肥催化劑國家工程研究中心研發(fā)的“高效合成氨”和“低溫氨分解”兩項(xiàng)核心技術(shù)，福大紫金已著手開發(fā)分布式電源、移動電源、車用/船用動力及“氨－氫”燃料內(nèi)燃機(jī)等應(yīng)用場景。（記者 梁凱鴻/文 受訪者供圖）

來源：福州晚報(bào)