Энергетические системы на топливных элементах для морского транспорта: прогресс и перспективы

Топливные элементы как экологически чистые источники энергии представляют значительный интерес для морского сектора, ориентированного на обеспечение устойчивого развития и сокращение выбросов парниковых газов и атмосферных загрязнителей судами. В статье представлен технологический обзор энергетических систем на топливных элементах для морского транспорта за последние два десятилетия. Проанализированы доступные виды топлива для топливных элементов — водород, аммиак, возобновляемый метан и метанол — в контексте устойчивого морского транспорта, а также технологии их предварительной обработки. При рассмотрении энергетической эффективности, мощности и чувствительности к примесям в топливе наиболее перспективными вариантами для морского транспорта признаны топливные элементы с протонообменной мембраной, расплавленным карбонатом и твердым оксидом. Обобщены типы, компоновки и характеристики модулей топливных элементов на основе существующих применений, прежде всего в промышленном и жилом секторах. Рассмотрены различные исследовательские и демонстрационные проекты энергетических систем на топливных элементах в морской отрасли, а также проанализированы проблемы, связанные с мощностью, безопасностью, надежностью, долговечностью, эксплуатационной пригодностью и стоимостью. В настоящее время основными барьерами являются мощность, стоимость и срок службы стека топливных элементов. Важными направлениями повышения эффективности энергетических систем на топливных элементах являются их сопряжение с аккумуляторными батареями, модульная конструкция, массовое производство и оптимизация стратегий эксплуатации и управления.