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水力发电|燃料电池：船舶新能源

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水力发电|燃料电池：船舶新能源
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前不久 ， 我国第一艘燃料电池游艇“蠡湖”号完成试航 。 这标志着我国燃料电池在船舶动力上的实船应用迈出关键一步 。
与传统船舶动力装置不同 ， 燃料电池是一种未经燃烧就能把化学能转化为电能的装置 ， 属于21世纪继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术 。
提及燃料电池的诞生和发展 ， 还得追溯到1839年 。 当时 ， 英国物理学家威廉·葛洛夫发明了燃料电池 ， 并用它点亮了伦敦讲演厅的照明灯 。 后来 ， 由于受材料、资金、市场等多方面因素限制 ， 对燃料电池的研究和开发几经反复 ， 直到20世纪才得到发展 。
早期燃料电池发展 ， 焦点集中在军事空间等专业应用及千瓦级以上分散式发电上 。 但随着技术进步 ， 它用途更加广泛 ， 既可应用于军事、空间、发电厂领域 ， 也可应用于船舶、机动车、移动设备和居民家庭等领域 。
近年来 ， 我国船舶产业不断发展进步 ， 各项研究也不断深入 ， 传统船舶动力装置如柴油机和燃气轮机 ， 都存在能效转换率低、环境污染重、燃料单一等缺陷 。 多年来 ， 科学家们始终致力于寻找既有较高能源利用效率、又不污染环境的能源利用方式 ， 而燃料电池正是比较理想的选择 。
——高效率 。 燃料电池将燃料的化学能直接转化为电能 ， 因此不会产生大量废气与废热 ， 可避免中间转换能量的损失 ， 转化效率超过50%（传统柴油机或燃气轮机的转化效率一般在25%～40%） ， 高效率即意味着高经济性 。
——低排放 。 燃料电池以天然气等富氢气体为燃料时 ， 二氧化碳的排放量比传统热机减少40%以上 ， 这对缓解地球温室效应十分重要 。 另外 ， 燃料电池使用中只进行电化学反应 ， 没有高温燃烧过程 ， 因此几乎不排放氮和硫的氧化物 ， 减轻了对大气的污染 。
——燃料多样化 。 对于燃料电池而言 ， 只要含有氢原子的物质都可作为燃料 ， 例如天然气、石油、沼气、酒精等 。 为此 ， 燃料电池非常符合能源多样化需求 ， 既能减少对石油产品的依赖 ， 也可减缓主流能源的耗竭 。
此外 ， 燃料电池还具有噪声小、可靠性高、操作方便、易于建设等优点 ， 备受人们青睐 。
不过 ， 在民用船舶领域 ， 燃料电池目前尚不具备大规模应用的条件 ， 主要是受其成本、安全、寿命等多种因素影响 。 同时 ， 燃料电池燃料供应与提取、安全性、响应时间也需进一步改进 。
“随着技术的不断革新 ， 以及国际公约法规对船舶排放要求的日益严格 ， 燃料电池将有可能打破现有船用动力系统格局 。 ”相关研究人员表示 ， 燃料电池船舶在不久的将来能否“唱主角” ， 还需拭目以待 。
上图：我国首艘燃料电池游艇“蠡湖”号 。
【水力发电|燃料电池：船舶新能源】作者：张 曦 何朝楠 孙延来

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