航運業脫碳:船載氨裂解器實現氫能動力

航運業脫碳:船載氨裂解器實現氫能動力

頭條先導計畫

礦業巨頭 BHP、能源公司 Engie 及其他合作夥伴已承諾進行為期兩年的試驗,測試船載氨裂解系統,在船上現場製氫作為推進或輔助動力。

這種作法目的在於攜帶液氨(作為能源載體)並在船上將其轉化為氫氣,避免依賴傳統船用化石燃油或外部加氫。

專案設計與技術方法

氨裂解器技術

先導計畫將部署裂解反應器將氨氣 (NH₃) 分解為氫氣和氮氣。這些氫氣可用於燃料電池或氫動力系統,用以驅動推進或輔助負載。

其中一家參與的技術供應商是 Pherousa,預計將在試驗的電動超大型船舶安裝其氨氫裂解器系統。

關鍵設計要求是高純度氫氣:必須盡可能減少微量氨雜質,特別是使用氫氣的質子交換膜 (PEM) 燃料電池對污染物敏感。

合作夥伴關係與船舶應用

該試驗包括 BHP、Engie、Berge Bulk、液氨供應公司。參與的船舶是電動超大型散裝船,將攜帶裂解裝置及液氨儲槽。

ABS 等船級社已對 Pherousa 技術授予原則性核准 (AiP),提供早期監理及技術驗證。

對於海運脫碳的重要意義

  • 液氨作為氫氣載體
    液氨作為船用燃料或氫氣載體具有吸引力,因為比純氫更容易儲存(體積密度更高、現有供應鏈)。
    要在船上裂解氨,船舶可以攜帶液氨,在需要時才將其轉化,進而避免港口儲氫或基礎設施的難題。

  • 減排與營運彈性
    如果氨是透過綠色製程(來自再生氫氣)生產,這種策略可以減少碳排。同時還為船舶提供彈性,可不完全改造儲存系統轉為氫氣用途。
    此外,這種船載系統可提供低碳推進途徑,幫助達成 IMO 或嚴格的區域溫室氣體碳排目標。

挑戰與技術考量

  • 效率損失:裂解氨並在燃料電池使用氫氣會產生能量損失。一些研究顯示,整體效率(從氨 → 氫 → 電)可能不高。
  • 純度與污染:確保氫氣流氨濃度達到忽略不計的程度極為重要,避免損壞燃料電池或降低性能。
  • 規模與耐用性:系統在海洋環境必須堅固、緊湊且可靠,並能在長途航行、可變負載及惡劣條件運作。
  • 氨供應鏈與碳源:環境效益在很大程度上取決於氨是否來自再生氫氣(綠氨)還是化石燃料衍生氨(灰氨或藍氨)。
  • 監理與安全問題:船上儲氨會產生操作、毒性、安全疑慮,必須透過認證、感測器系統、防堵措施來加以解決。

近期類似案例與先例

  • 西班牙一艘名為 Bertha B 的補給船由 H2SITE 裝設船載氨裂解器及膜反應器,將液氨轉化為高純度氫氣,透過 PEM 燃料電池為輔助系統提供動力。   
  • 據報導,該系統採用整合式膜反應器,避免單獨氣體分離步驟,有助保持純度及效率。
  • H2SITE 聲稱其裂解器子系統轉化效率約為 90%,結合燃料電池產生的輸出可觀,儘管整體系統效率及整體碳排仍受質疑。

展望與策略影響

  • 如果先導計畫成功,船載氨裂解器可能成為航運業擺脫船用化石燃油的關鍵技術途徑。
  • 利用氨作為運氫載體,降低對加氫基礎設施的依賴。
  • 大型資源業主及工業能源業者(如 BHP、Engie)的參與發出市場訊號:航運業脫碳不僅是利基領域,更具跨行業策略重要性。
  • 然而,經濟效益、營運穩健、減排效益、監理接受度都必須協調一致才能廣泛採用。

總之,該計畫在重新構想氫氣如何在海運環境中攜帶、處理及使用方面象徵大膽邁出的一步。儘管挑戰依然存在,但該試驗將提供有關性能、安全性及權衡的必要實測數據這些細部資訊有助塑造綠色航運未來。

ABS 等船級社已對 Pherousa 技術授予原則性核准 (AiP),提供早期監理及技術驗證。