根據(jù)英國知名研究公司IDTechEx的一份最新報(bào)告,氨動力固體氧化物燃料電池(SOFCs)在零排放遠(yuǎn)程船舶領(lǐng)域最具潛力。
該報(bào)告指出,固體氧化物燃料電池具有燃料靈活性,允許使用氨、氫、液化天然氣、液化石油氣、甲醇、乙醇等多種燃料,同時(shí)應(yīng)用相對低成本且豐富的材料,從而可以帶來比質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)更大的成本降低的潛力。
此外,由于固體氧化物燃料電池能在800攝氏度的高溫下運(yùn)行,因此當(dāng)回收熱量時(shí),固體氧化物燃料電池可實(shí)現(xiàn)超過80%的最高效率。因此,與氨燃料發(fā)動機(jī)或質(zhì)子交換膜燃料電池相比,固體氧化物燃料電池每英里的氨或氫的消耗將更少。
通常認(rèn)為,固體氧化物燃料電池的缺點(diǎn)在于啟動時(shí)間長和動態(tài)響應(yīng)差,但如果與電池系統(tǒng)和海上長途航行的場景相結(jié)合,就會有較高的可行性。“其主要的缺點(diǎn)是固體氧化物燃料電池技術(shù)尚不成熟,相關(guān)的燃料電池供應(yīng)商少,且作為燃料的綠氨不易獲得,導(dǎo)致了高成本和發(fā)展瓶頸。”報(bào)告認(rèn)為,目前,綠氨的示范項(xiàng)目還處于起步階段。
2023年交付給Viking能源公司的2MW固體氧化物燃料電池系統(tǒng)將創(chuàng)造世界上第一艘氨動力固體氧化物燃料電池船舶,并將使用來自雅苒國際集團(tuán)(YARA)的綠氨。據(jù)悉,雅苒國際集團(tuán)(YARA)是一家化肥和環(huán)境保護(hù)應(yīng)用產(chǎn)品生產(chǎn)、開發(fā)及銷售的大型跨國企業(yè),總部位于挪威首都奧斯陸,在50多個(gè)國家設(shè)有生產(chǎn)廠及營銷網(wǎng)絡(luò)。目前,該公司正積極布局綠氨生產(chǎn),此前已與法國電力公司Engie合作,在澳大利亞西北部皮爾巴拉(Pilbara)的現(xiàn)有工廠利用太陽能發(fā)電制造氫氣,使氫氣與氮發(fā)生反應(yīng),利用可再生能源制造的“綠色氨氣”將自2023年開始試產(chǎn)。
與氫氣相比,氨還具有一項(xiàng)“核心優(yōu)勢”,即氨的沸點(diǎn)為–33.5攝氏度,與沸點(diǎn)分別為–161攝氏度和–253攝氏度的液化天然氣和氫氣相比,氨更容易液化和儲存,且能耗更低。盡管使用氫能的質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是最具商業(yè)價(jià)值的燃料電池,也是大多數(shù)供應(yīng)商關(guān)注的焦點(diǎn),但其“致命弱點(diǎn)”在于氫本身的特性,在–253攝氏度的液態(tài)條件下,氫的體積能量密度為8.5GJ/立方米,而柴油的標(biāo)準(zhǔn)能量密度為33GJ/立方米。
因此,每英里航行距離所消耗液態(tài)氫,需要更大的儲存空間,而達(dá)到并保持–253攝氏度既困難又需要消耗更多能源。盡管如此,報(bào)告仍顯示,船用質(zhì)子交換膜燃料電池市場目前正在快速增長,特別是在沿海地區(qū),具有更大的潛力。
總體而言,電池、氫和氨燃料電池具有創(chuàng)造長距離零排放航運(yùn)的巨大潛力。報(bào)告指出:“我們很容易預(yù)見到,未來中期內(nèi),氫能質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)和電池將被廣泛應(yīng)用,而從長期來看,氨動力固體氧化物燃料電池將擁有更大應(yīng)用空間。很明顯,海運(yùn)行業(yè)的減排將繼續(xù)依賴公共和私營部門的巨大投資、財(cái)政支持和政策驅(qū)動力。”