氢燃料在船舶上的应用分析

发布时间：2021-11-23 03:55

　　基于全球节能减排的背景,对能实现"零排放"的氢能源在国内外的发展现状进行了介绍。根据目前船舶主动力装置的形式,探讨了氢能源在船舶上可能应用的两种形式,对氢燃料电池在船舶上的应用进行了分析;提出氢能源在船舶上应用需解决氢燃料储存、氢燃料运输及供给等问题;最后对氢能源在船上应用过程中的风险提出了相应的防范措施。 

【文章来源】：青岛远洋船员职业学院学报. 2020,41(04)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

液氢运输船概念图

氢燃料电池以氢气作为还原剂，以氧气作为氧化剂。如图2所示，当电池工作时，氢气和氧气分别供给相应的两个电极，在电极催化剂的作用下，氢气和氧气通过反应生成水，氢电极有多余的电子带负电荷，而氧电极则缺少电子带正电荷，这样就构成了一个电源，直接把化学能转换成电能，不需要热能和机械能的转换，因此效率比较高。在理论上，氢燃料电池的效率能达100%，实际效率已达60%-80%，是普通内燃机热效率的2至3倍。氢燃料电池作为船舶动力装置，还需将电能转化为机械能。这就需要船舶设置电力推进系统。船舶的电力推进系统通常由原动机、电能分配系统与存储系统、推进组件三大子系统组成[5]。

如图3所示，氢燃料电池工作时，通过氢气和氧气供应系统提供一定的氢气和氧气。气体通过增湿分系统增湿。为了达到船舶的启动功率，燃料电池里面设有燃料电池堆单元。加湿后的气体进入氢氧燃料电池堆单元，进行电化学反应，再通过各自的循环分系统进行循环使用。使用过程中释放出的热量通过冷却系统进行冷却，来控制电池堆的温度，保证它的正常工作。燃料电池所产生的电能通过电力系统输送给配电单元，使电机驱动螺旋桨，为船舶提供前进动力或储存在储能单元[6,7]。由于氢氧燃料电池产生的是直流电，船舶电压平台的电压为48V，所以需对氢氧燃料电池发出的直流电进行DC-DC变换。

【参考文献】：
期刊论文
[1]船用氢燃料电池推进技术发展研究[J]. 彭元亭,徐增师.  中国工程科学. 2019(06)
[2]船舶低碳技术未来发展重点方向[J]. 樊志远,江文成.  中国船检. 2019(07)
[3]船舶电力推进系统的技术特点及发展趋势研究[J]. 伍赛特.  机电信息. 2019(15)
[4]欧洲和韩国正式发布氢能路线图[J]. 郭昊.  能源研究与利用. 2019(02)

博士论文
[1]MOFs储氢应用于船舶燃料电池电力推进系统的研究[D]. 朱子文.集美大学 2019

硕士论文
[1]船用动力氢燃料电池性能优化研究[D]. 冯娟.江苏科技大学 2018
[2]典型船舶燃料电池推进系统及储氢技术研究[D]. 朱子文.集美大学 2015



本文编号：3513074