燃料電池艦艇和船舶，瘋狂的甲醇
IDTechEx 最近發表了一系列文章，內容涉及航運中的氫燃料電池和氨燃料電池 (FC) 需求。 對此最常見的反應之一是，哪“甲醇”呢？
事實上，甲醇已經引起了廣泛關注，尤其是航運巨頭馬士基訂購了 19 艘甲醇（內燃機）船，並於 2025 年開始交付。評估了甲醇與替代品的比較，並推測了其在海洋工業中的未來應用潛力。
有關 IDTechEx 對海事領域燃料電池使用的詳細展望，請參閱新的 IDTechEx 報告“Fuel Cell Boats & Ships 2023-2033: PEMFC, SOFC, Hydrogen, Ammonia, LNG”.。
就能量密度而言，綠色甲醇是與柴油最可以對比的替代燃料之一。 而且由於甲醇可以在一般環境條件下作為液體運輸，因此可以以低成本快速修改現有的柴油燃料庫基礎設施以用於甲醇，這與需要低得多的液化溫度（分別為 -253C 和 -33C）的液氫和氨形成對比。 . 這些優勢使使用甲醇的運輸變得容易，從而對船舶運營商具有吸引力。
甲醇會先透過內燃機進入市場，但即將到來的是高溫 (HT) PEMFC (質子交換膜燃料電池Proton Exchange Membrane Fuel Cell)，幾家公司正在快速推進。 HT PEMFC 的優點是因為它們允許使用低純度氫氣，例如合成氣。 這意味著該系統可以與一個簡單的甲醇反應器結合使用，這種甲醇反應器不需要特殊且昂貴的膜材料。 相比之下，低溫 (LT) PEMFC 高度敏感，需要純度超過 99.99% 的氫氣。 為 HT PEMFC 供電的甲醇反應器可實現超過 50% 的效率，而甲醇內燃機的效率約為 35%。 通過汽電共生 (CHP) 工藝，燃料電池的效率有可能提高到 80% 以上。 來自丹麥的 Blue World Technologies 和總部位於波士頓的 Advent Technologies 是令人興奮的公司，它們已經證明了這一概念。 Advent 最近從歐盟的 IPCEI 項目中獲得了約 7.82 億歐元的資金，該項目旨在到 2027 年在希臘建設 400MW 的產能。
然而，甲醇也有許多缺點。 “綠色甲醇仍然是一種碳氫化合物，它的使用只能維持目前的碳水平，因為它只能使用重新捕捉被排放後的碳再來製造它。” 與綠色氫和氨相比，這降低了其作為長期解決方案的潛力，尤其是在IMO國際海事組織將重點轉向調節溫室氣體的情況下。 儘管如此，甲醇系統中會產生高濃度的 CO2 作為副產品，這有助於碳再次捕獲。 這創造了一種更“循環”的方法的潛力，這種方法將使碳遠離環境，儘管這目前是供應商的次要優先事項，並增加了成本和復雜性。
中期的另一個重要因素是綠色甲醇仍然是綠色氫的衍生物。 在接下來的十年裡，綠色氫將供不應求、價格昂貴，並且多個行業都需要氫經濟——將其用於首次使用將是減少排放的最有效方式。 欲了解更多信息，IDTechEx 最新的氫氣生產預測可以在報告“Green Hydrogen Production: Electrolyzer Markets 2023-2033”和“Blue Hydrogen Production and Markets 2023-2033: Technologies, Forecasts, Players”中找到。
航運業還必須考慮繼續使用液化天然氣或甲烷。 雖然液化天然氣會排放大量的溫室氣體和甲烷逃逸，但這種燃料具有與甲醇相似的性能，也可以通過綠色氫和碳捕獲（e-甲烷）人工製造。 雖然用於液態甲烷的燃料建設的基礎設施成本高昂（由於 -153C 的存儲要求），但由於最初的法規著重於減少 SOx、NOx 和 PM 的排放，它已經發展了幾十年，而且效果很好。
問題就變成了：是否值得分配資源來開發液化天然氣/甲烷、氨和氫以及甲醇？
“選擇快速開發一些有前途的解決方案，而不是同時在所有地方開發所有的解決方案，這才是明智的。”
氫氣和氨氣創造了一條實現溫室氣體零排放的長期途徑。 在碳氫化合物中，液化天然氣具有與甲醇相似的性能，目前已得到廣泛開發。 此外，隨著天然氣管道的中斷，2022 年確實凸顯了液化天然氣運輸船的持續重要性和需求。
正如前面所述，總體來說，很容易設想未來會在中期更廣泛地採用氫 PEMFC 和電池，並在長期採用氨SOFC (固態氧化物燃料電池solid oxide fuel cell)，從而真正實現零排放。 然而，這些解決方案的緩慢發展可能會為甲醇創造機會。 顯而易見的是，海洋產業脫碳是一項巨大的挑戰，它將繼續依賴公共和私營部門的多種解決方案、投資、新法規、合作和測試。
這項研究構成了 IDTechEx 更廣泛的電動汽車和儲能產品組合的一部分，IDTechEx 跟踪陸地、海洋和空中的電動汽車市場和技術，幫助您駕馭未來的一切。
