“三峽氫舟1”號是我國首艘入級中國船級社的氫燃料電池動力船，與燃油船舶相比，“氫舟1號”在航行過程中幾乎實現(xiàn)了零排放。

氫燃料電池

“三峽氫舟1”號是一艘以氫燃料電池為主，并輔以磷酸鐵鋰電池動力的雙體交通船。它的船體總長49.9米、型寬10.4米、型深3.2米，額定乘員80人。它的氫燃料電池額定輸出功率高達500千瓦，其最高航速可達每小時28千米，續(xù)航里程在200千米左右。

到2024年初，“三峽氫舟1”號已經(jīng)執(zhí)行三峽和葛洲壩兩壩間交通、三峽庫區(qū)巡查、日常演練等航運任務(wù)超過半年時間。然而，這艘備受矚目的船舶仍然讓我們好奇的是，為什么要使用氫燃料電池作為它的主要動力呢？

要搞清楚這個問題，我們首先需要知道什么是氫燃料電池？

氫燃料電池是一種將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。我們知道水是由氫元素和氧元素組成的；而將水電解后就會生成氫氣、氧氣，其中正極產(chǎn)生的是氧氣，負極產(chǎn)生的是氫氣。氫燃料電池的基本原理其實就是電解水的逆反應(yīng)，我們把氫供給陰極，氧供給陽極，氫通過陰極向外擴散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子通過外部的負載到達陽極。

氫燃料電池和普通的干電池、蓄電池最大的不同在于，它本身是一種發(fā)電裝置，大致相當于一個迷你的“發(fā)電廠”；而干電池和蓄電池是一種儲能裝置，它們是把電能儲存起來，到需要時再釋放出來。

氫燃料電池動力船又具有哪些優(yōu)點呢？

氫燃料電池動力船具有環(huán)保、高效和低噪音等優(yōu)點。由于氫燃料電池采用的是電化學(xué)反應(yīng)，整個發(fā)電過程并不會產(chǎn)生燃燒。因此，它產(chǎn)生電的過程中僅產(chǎn)生水和熱，對環(huán)境幾乎沒有污染。由于氫燃料電池是直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，并不需要經(jīng)過熱能和機械能的變換。所以，它的發(fā)電效率可以達到50%以上，相對來說十分高效。同時，由于氫燃料動力船并沒有柴油機或燃氣輪機等噪音制造“大戶”，因此它在航行時產(chǎn)生的噪音僅相當于我們正常談話的水平，所以我們可以說它幾乎沒有噪音。

綠色、智能

從設(shè)計、研發(fā)開始，“三峽氫舟1”號就秉持著“綠色、智能”的理念。建成之后，它更是取得中國船級社燃料電池-動力1、綠色船舶-3、能效設(shè)計-3、智能船舶（智能機艙）等附加標志。這些附加標志，其實就是代表“三峽氫舟1”號符合中國船級社的相關(guān)標準和要求。

所謂“綠色船舶”，就是指船舶從設(shè)計、建造、營運到拆解的整個生產(chǎn)周期內(nèi)，通過應(yīng)用綠色技術(shù)，最大程度上實現(xiàn)低能耗、低排放、低污染、高能效、安全健康的功能目標。簡單地說，就是它們整個生命周期的各個環(huán)節(jié)都要具備綠色環(huán)保的要素。而“三峽氫舟1”號取得的“綠色船舶-3”標志，則是綠色船舶規(guī)范的最高等級附加標志。

我國船級社對智能船舶的定義包含了很多內(nèi)容，比如說包括有綠色物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段；自動控制技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)等?！叭龒{氫舟1”號采用的全回轉(zhuǎn)舵槳推進系統(tǒng)也是其中之一。

那么，什么是船舶的全回轉(zhuǎn)舵槳推進系統(tǒng)呢？

我們都知道，傳統(tǒng)意義上的船舶推力主要來自它的螺旋槳；而固定在船尾的螺旋槳轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的推力方向是固定的，推力的大小取決于其發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。船舶航行的方向，則主要依靠舵來完成。全回轉(zhuǎn)舵槳推進系統(tǒng)可以通過吊艙內(nèi)傘形齒輪裝置、蝸輪蝸桿裝置傳動，使船舶的螺旋槳圍繞吊艙內(nèi)豎軸作360°轉(zhuǎn)動。簡而言之，這種推進系統(tǒng)不需要舵就能夠隨意變換推力的方向，實現(xiàn)向任意方向推進。

綠電制氫

“三峽氫舟1”號是一艘氫燃料電池動力船，雖然也有硫酸鐵鋰電池輔助，但是氫元素是它要航行所必不可少的燃料。那么，在這茫茫大江之上，氫又從何而來呢？

早在2021年我國就在湖北宜昌楊家灣碼頭開始建設(shè)國內(nèi)首個內(nèi)河碼頭型制氫加氫一體站。這個名為“中國三峽綠電綠氫示范站”的氫能源船舶補給站，從本質(zhì)上來說是氫能源船舶的配套工程。它利用三峽電站的水力發(fā)出的電來進行電解水制氫。產(chǎn)生的氫氣再經(jīng)過壓縮、存儲及加注等環(huán)節(jié)，給氫燃料動力電池船舶進行補給。

據(jù)了解，“中國三峽綠電綠氫示范站”主要由每小時200標方電解水制氫系統(tǒng)、高壓氫氣存儲系統(tǒng)、500千克加氫系統(tǒng)等設(shè)施組成。

然而，對于氫能源船舶加注氫可沒有想象中那么容易。原來，船舶停泊在碼頭時，會因為風(fēng)、浪等因素而產(chǎn)生晃動。同時，枯水期和豐水期的水位又明顯不同。所以，加氫機和船舶的充氫口的位置始終處于一個不斷變動的狀態(tài)。更讓人頭痛的是，相對于氫燃料動力電池汽車來說，氫能源船舶加注氫氣的時間要比它多好幾倍。

于是，科研人員采用了“折疊機械臂牽引高壓軟管”的加氫方式才最終解決了這個問題。目前，“中國三峽綠電綠氫示范站”對“三峽氫舟1”號進行氫氣加注時，僅需要60分鐘即可加注240千克氫，而這些氫就能滿足它續(xù)航200千米。

“三峽氫舟1”號實現(xiàn)了我國內(nèi)河船舶應(yīng)用氫燃料動力電池技術(shù)零的突破。由于它還肩負著同步開展實船測試等科技研究的任務(wù)，2024年初，相關(guān)部門為它建立了“成長檔案”。從監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，“三峽氫舟1”號總體運行情況良好，已經(jīng)累計運行超192小時，航行里程超2200千米，預(yù)計每年減少排放二氧化碳343.67噸。

當年大詩人李白在吟出“兩岸猿聲啼不住，輕舟已過萬重山”的千古絕唱時，一定不會想到若干年后，我們中國人自己設(shè)計、制造的“氫舟1”號能越過“萬重山”吧？！