氢燃料电池动力船气罐布置及碰撞损伤仿真分析

详细探讨氢燃料电池动力船舶气罐的结构、类型和布置方式,确定船用氢气储罐安放位置需要考虑的因素,提出最优的布置方案。根据规范要求,采用拉格朗日法分析气罐布置于开敞甲板时发生追尾碰撞的全过程,观察碰撞过程中船体各构件损伤情况,探讨碰撞事故对氢气储罐产生的影响。研究表明,气罐处于完全安全状态,但气罐基座最大应力接近屈服应力,在实际工程中可适当加强基座与甲板接触区域。

氨载氢燃料电池动力船舶技术方案

针对氢气在燃料电池动力船舶的储运难点,结合液氨的储运及成本优势,简要分析了采用氨载替代氢载在燃料电池动力船舶的优势,提出了氨载氢燃料电池动力船舶的技术方案,对燃料电池动力船舶的应用有一定的参考价值。

氢燃料电池动力船舶标准研究回顾与展望

从风险控制角度来说,船舶使用氢燃料和燃料电池存在低闪点燃料泄漏导致的燃爆风险。国际海事组织(IMO)于2016年开始制定燃料电池船舶安全临时导则,以期将这类风险降低到与传统燃油动力船舶相当的水平。本文梳理了氢能船舶技术发展现状和发展环境,总结了国内外最新标准的发布使用情况,通过目标型船舶建造规范(GBS)研究方法,采用风险评估的方法对诸多风险因素进行了识别,并针对高风险项进行了专项研究,完成了氢燃料电池动力船舶规范标准的研发。同时,以燃料电池处所为例,依据安全原则对防爆抑爆原理进行了深入探讨,阐明了三种不同的防爆抑爆机理,总结了燃料电池处所技术要求,并对后续工作进行展望。

氢燃料电池动力船舶技术标准现状分析与发展展望

随着全球能源与环境问题的日益突出,节能减排已成为各国共识。船舶航运业能耗与排放问题不容小觑,因此迫切需要应用清洁能源技术以实现航运业绿色低碳/零碳化发展。氢燃料电池动力船舶的发展,为航运业实现节能减排的目标带来了契机。目前,包括中国在内的多个国家正在积极推动氢燃料电池动力船舶的研究和示范应用,其中,完备的技术标准是相关产业发展的重要基础。然而,一方面,国内外船用氢能技术与法律规范体系尚未形成、标准系统分支不健全且核心标准缺失;另一方面,较为完善的车用氢能产业标准内容由于车船产业技术的固有差异并不完全适用于船舶体系等问题仍需解决。因此,基于氢燃料电池动力船舶的技术路线及产业链发展,系统梳理了氢燃料电池动力船舶的技术结构与国内外项目发展现状,分析了船级社氢燃料及氢燃料电池技术法规现状,调研统计、分类归纳、综合分析了国内外现行氢能标准;构建了以氢燃料电池动力船舶应用为主且涵盖了氢能制备、储运、加注等产业链环节的绿色航运体系;在绿色航运体系的框架下,对比了氢燃料电池动力车船的产业技术,结果发现氢燃料电池动力车船在应用场景、功率、储氢、加注设施等方面存在差异,在使用寿命、启动工况、空间要求、安装方式、通风和气密要求等方面也有明显异同。在此基础上,以氢燃料电池动力船舶标准体系构建、参考车用氢能标准的适用性、氢燃料电池动力船舶产业链核心标准专项制定、氢燃料电池动力船舶技术的安全性法规标准制订为主线,形成针对绿色航运体系下氢燃料电池动力船舶产业技术规范、认证和产品标准的发展框架与发展方向。

燃料电池船舶储氢方式研究现状与展望

氢能船舶开发是未来全球航运业实现节能减排目标的重要方式之一,而氢气存储技术是燃料电池船舶开发整个环节的关键。目前,高压气态储氢、低温液态储氢、金属氢化物储氢技术在国内外燃料电池船舶领域均有成功的示范案例,其中以高压气态储氢应用最为广泛。本文阐述现有储氢方式在船舶领域的应用情况,分析各种储氢方式的优缺点以及未来发展趋势,提出了液态储氢、金属氢化物储氢等高储氢密度的储氢方式是燃料电池船舶快速发展重要条件的结论。

氢燃料电池船舶应用可行性分析及前景展望

介绍燃料电池的技术特点,对比不同类型的燃料电池,阐述燃料电池与蓄电池的差异以及用于燃料电池的氢燃料的制取来源。重点对燃料电池当前在船舶动力领域的应用进行研究,对其技术可行性进行分析,并对其应用前景进行展望。燃料电池已在潜艇动力领域得到广泛应用,但在水面船舶及水面舰艇领域的应用相对较少,多用作辅助动力装置。随着燃料电池技术的不断优化以及氢燃料供给体系的逐步完善,燃料电池在船舶动力领域将会有更广阔的应用前景。

燃料电池船舶储氢处所高压氢气泄漏仿真分析

为优化氢燃料电池船舶设计,船用高压储氢气瓶通常储存在独立舱室内,以减少对船舶整体布置的影响。利用三维流体力学计算软件FLACS开展燃料电池船舶储氢处所高压氢气泄漏仿真分析,根据计算结果给出风险控制建议,以进一步提高燃料电池船舶的安全性。

船舶领域氨制氢技术研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)有着能量转化率高、低噪音、装置规模小的特点,装载在船舶上能够显著提高船舶的续航力、隐蔽性。PEMFC的原料氢存储问题一直是该技术的瓶颈,而氨制氢技术相对成熟,成本低,产物气中氢气浓度较高,在一定程度上能解决目前的储氢问题。氨制氢技术在节能减排方面也比较突出,有很广的应用前景。

氢燃料电池动力船航行环境安全指标体系研究

氢燃料电池动力船是一种新型绿色船舶,航行安全是其成功应用的关键。本文结合水文气象、航道条件、交通管理等指标,从总体目标出发构建了氢燃料电池动力船航行环境安全指标体系,采用多级综合法建立了氢燃料电池动力船航行环境安全指数,对氢燃料电池动力船航行环境安全状况评价提供了评判依据。

《氢燃料电池动力船舶技术与检验暂行规则》部分条款解读

为促进业界对《氢燃料电池动力船舶技术与检验暂行规则》的准确理解和快速掌握,通过对比研究、案例分析、文献阅读等方法,分析《规则》出台的背景和意义,对其中的船舶布置、轮机、电气设备、控制监测与安全系统、消防、氢燃料储存和氢燃料加注等内容进行解读。《规则》的制定确保了氢燃料电池动力船舶符合安全和环保技术标准,标志着国内氢燃料电池动力船舶将正式进入工程化应用阶段。

燃料电池船舶舱内氢气泄漏数值模拟研究

燃料电池船舶运载着大量氢气作为燃料,在给船舶带来动力的同时,也因其易泄漏、爆炸等特性对船舶安全带来了威胁。针对船舶燃料电池舱内发生氢气泄漏的情景,选取目标船舶建立其燃料电池舱三维几何模型,并基于理想气体模型和氢气泄漏参数,计算出氢气从管道的泄漏值。再基于流体计算软件Fluent,选取适合的气体扩散模型,通过边界条件的设置,开展对舱门开闭和通风口状态的联合通风条件下氢气在舱内的扩散过程的瞬态数值仿真实验,并对不同条件下的舱内氢气浓度分布和发展规律进行了对比分析。仿真结果表明,在舱室上方的4个角落处,氢气的聚积浓度更高,是氢气探测器安装的最佳位置;在通风口保持自然通风的条件下,打开舱门可以使氢气的最终浓度降低20%左右;在单个通风口采用强制通风的通风量达到6 m3/s时,燃料电池舱内的氢气向其他舱室的扩散浓度可以维持在4%的安全浓度以下,且整个舱室的氢气浓度都可以保持在一个较低的水平,而继续增大通风量对氢气浓度的降低效果并不显著。

船用氢燃料电池推进技术发展研究

本文介绍了船用氢燃料电池推进技术发展的必要性、国内外现状、问题及技术需求。与国外先进国家相比存在差距:船用氢燃料电池推进装置的战略与目标亟待确立;氢燃料电池船舶领域法规规范研究不足;船用氢燃料电池推进技术工程化的部分关键技术有待突破;船用氢燃料电池配套基础设施建设缺乏。最后提出了我国船用氢燃料电池推进技术发展思路与建议,分析了船用氢燃料电池推进技术的应用前景。

我国氢动力船舶创新发展研究

航运业迅猛发展促使传统船舶的能耗与环境问题日益显现,氢动力船舶作为未来水路交通载运工具的发展方向之一将是实现水路交通领域碳达峰、碳中和目标的重要依托,因而研究我国氢动力船舶创新发展具有迫切性。本文梳理了氢动力船舶的发展现状,从氢动力船舶产业链发展态势、协同发展战略布局的视角完成了氢动力船舶产业布局研判;完成了发展氢动力船舶的技术经济可行性分析,覆盖氢和氨燃料、氢燃料电池、氢内燃机、基础设施、总拥有成本等角度;从氢气制取、氢气运输、大容量储氢、安全加氢、燃料电池、氢内燃机、多能源协同控制、氢应用安全等方面系统展开了氢动力船舶产业链关键环节分析。立足国情提出了我国氢动力船舶多阶段发展目标,论证形成了氢动力船舶发展路线图、氢燃料供应体系建设路径。研究建议,明晰应用场景、突破关键技术、完善配套设施、创新运营体系,以此推动我国氢动力船舶快速优质发展。

氢能和燃料电池及其船舶应用进展

目前航运业应对温室气体减排的压力越来越大,需要寻找替代能源以减少CO2等废气污染物排放,LNG和氢能是具有广阔前景的绿色船舶能源。文章首先简要介绍燃料电池及其发电系统,梳理了氢能技术发展概况及液氢运输船的特点和研发进展;继而针对燃料电池船的安全性和燃料电池混合动力系统的研究进展进行分析;最后通过简述近年来研发的几种燃料电池船的应用状况,总结了氢能和燃料电池在船舶上推广应用还需关注的相关问题,并展望了氢燃料电池船舶的前景。

船舶氢燃料电池应用研究

船舶动力来源主要为柴油机、燃气轮机等,在其提供动力的同时还会排放大量的硫氧化物、二氧化碳、氮氧化物、颗粒物等大气污染物,对环境和大气造成严重的污染,基于此开发绿色环保的船舶动力能源迫在眉睫。氢燃料作为可再生、无污染、热值高的动力能源,解决目前船舶污染排放的难题。本文研究综述了燃料电池及其发电系统,研发的几种燃料电池船舶的应用情况,总结船舶氢燃料电池应用推广问题,展望氢燃料电池在船舶应用的前景。

燃料电池动力船舶安全问题及对策探讨

随着航运业限排法规日益严格,燃料电池动力船舶成为各航运大国的研究热点。燃料电池主要以氢作为燃料,氢易燃易爆,如果在船上发生事故,又具有救援难度大,事故后果严重等特点。氢安全问题是燃料电池动力船舶商业化应用前首先要解决的问题。阐述氢能安全重点研究内容及研究现状,进而对在燃料电池船舶上应用氢能的安全性进行探讨,展望了氢能在船舶上的应用前景。

船舶氢储电力推进系统燃料电池功率变换器设计

为解决氢燃料电池输出特性软,输出电压低,动态响应慢等问题,采用移相全桥直流变换器作为前级功率变换器,构建变换器的状态空间模型,确定电流型变换器主电路参数和关键控制参数设计准则,完成氢燃料电池功率变换器的设计,搭建船舶氢储电力推进系统的仿真平台。仿真结果表明,该功率变换器实现了升压和稳压的功能,使氢燃料电池工作在最佳工作点。

碳减排背景下氢燃料电池船舶发展现状及监管建议

为实现碳减排目标,航运业必须寻找更为清洁环保的船舶替代燃料,而零碳排放的氢能源电池将发挥巨大潜力。在介绍氢燃料电池船舶国内应用现状和技术规范基础上,分析氢燃料电池船舶的优势和面临的挑战,最后从海事管理机构的角度提出了对氢燃料电池船舶的监管建议。

几种储氢技术在氢燃料电池船舶应用的对比分析

本文以氢燃料动力船舶用储制氢装置为研究对象,针对有机液体储氢、甲醇重整制氢、金属水解制氢和合金储氢四种具有发展潜力的储制氢技术,介绍其储制氢基本原理,归纳技术特点,并开展对比分析,最后针对船舶应用提出适用性建议,为船用燃料电池领域储氢技术提供参考。

氢燃料在船舶上的应用分析

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。