国际海事组织（IMO）的数据显示，全球航运业产生的二氧化碳、甲烷、氮氧化物等温室气体的排放每年已超过10亿吨。随着全球都在致力于打造一个更清洁、更可持续的地球，航运业正面临着更为严苛的“脱碳”考验，航运业在未来采用哪种燃料将发挥至关重要的作用。为此，我们将推出一系列科普文章，逐个分析评估现有和未来燃料如何助力航运业实现更严格的排放目标。让我们先从氢开始。

随着船舶行业努力实现IMO 2050年排放目标，以及可持续发展成为所有工业的热门话题，我们对清洁燃料的需求从未变得如此迫切。氢气作为零碳排放的绿色能源近些年逐渐走进大众视野。

那么，用氢取代传统化石燃料的好处和挑战是什么呢?

与液化天然气和甲醇一样，氢气有可能在未来的航运业中发挥巨大作用。它可以用来制造氢基燃料比如氨，它本身也可以用作燃料。

1. 氢能的好处

乍看起来，氢能似乎是一种令人信服的航运能源选择，尤其因为它比柴油清洁得多。目前氢气由天然气制造，但未来氢气的生产方式将以可持续、零排放为目标。

“最明显的解决方案是我们使用太阳能、水电和风能等可再生能源发电，利用电解生产绿色氢气。” Accelleron涡轮增压和发动机技术高级专家Raphael Ryser解释说。

氢已经被用于特定的应用领域，比如短途航运，在这些领域不需要储存大量燃料。挪威和美国的渡轮已经在使用氢燃料，这是可行的，因为它们一次只行驶几公里，每天所需的燃料量是有限的。

“对于挪威这样的国家来说，生产绿色氢气也要容易得多，因为它有更多的可再生能源，如水力发电，可以在当地生产氢气。” Raphael补充道。

这比生产氢气并将其运输到较远的地方有意义得多，因为氢燃料本身的密度是一个重要限制条件。

虽然在短途航运中使用氢有很大潜力，但在长途航运中尚存在很大挑战。

2. 氢能的挑战

Raphael解释说，氢的体积能量密度很低，这意味着它需要更大的储罐容量。事实上，氢的密度小于氨、甲醇和液化天然气，也落后于传统的化石燃料，这使得存储成为一个大问题，需要相当大的空间来存储大量的氢。

在存储方面还有其它重大挑战。如果液化，燃料需要保持在-253.15摄氏度，这很有挑战，因为降到如此低的温度非常耗能。加压可以作为降温的一种替代方法，但需要在高达700bar的压力下存储，这增加了存储相关的设计和材料问题。

储存氢的材料类型需要仔细考虑，因为氢会影响它所接触的材料。例如，它可以攻击钢铁，导致材料变得更脆。Raphael补充说:“有一些特定等级的钢可以应对氢气，但设计与材料的选取还需要考虑耐受高压。”

从安全角度来看，氢也很难储存。“与空气混合的爆炸极限非常宽，” Raphael解释说，“最低点火能量非常低。当存储在密闭空间时，即使非常小的火花也可能导致爆炸。”

“对于实际的船舶来说，这并不一定是个难题。氢气在不那么密闭的条件下会迅速扩散，如果船舶设计合理，氢气的富集爆燃应该不太容易发生。”

3. 氢能在涡轮增压器上的使用

目前，Accelleron的涡轮增压器已经可以满足某些发动机燃烧氢的要求。例如，在燃烧混合氢气的某中速气体内燃机项目上，我们的TPS57-F32涡轮增压器经过不同运行时间的拆检，显示出极其出色的性能与机械表现。

Accelleron将支持我们的客户开发适合新燃料应用的发动机，并且通过改进我们的涡轮增压器产品使之满足新燃料的需求。