水面上，一场航运减碳的竞速赛正悄然上演。

最近，全球首艘纯氨燃料内燃机动力示范船“氨晖号”在安徽巢湖水域成功首航，这标志着氨燃料在船舶领域的工业化应用取得重大突破，为航运业节能减排、绿色发展开辟出一条新路径。

航运业托举着全球80%以上的国际贸易，其绿色低碳化迫在眉睫。

“氨晖号”成功首航。受访者供图

这两年，与航运燃料低碳化有关的新闻不绝于耳——特斯拉的Megapack储能系统开始为远洋货轮供电，全球首艘氢燃料电池渡轮“MF Hydra”已在挪威峡湾实现数百次往返，珠江口试航的甲醇双燃料集装箱船碳排放直降15%，硫氧化物近乎绝迹……

相比人们熟知的LNG、甲醇、氢等燃料，作为新型船舶燃料的氨何以“后来者居上”？巢湖上这艘纯氨船，又将如何携手国内船企和科研机构，激荡起新能源船舶万亿蓝海的创新涟漪？

没有黑烟的船

7月3日下午3时30分许，气温飙升到38℃。当我们来到位于巢湖东南角的散兵镇时，合肥综合性国家科学中心能源研究院副主任吴殿武正带领团队成员，在闷热的码头办公室开碰头会。距此不远的岸边，“氨晖号”身披首航成功横幅静静靠泊着。

“首航很成功，但相关参数还有继续优化的空间。我们要继续开展试验，找出最为经济可靠的方案。”吴殿武说。

顶着烈日，我们登上“氨晖号”。沿舷梯下到船舱，一组管线纵横的动力装备映入眼帘。这就是氨晖号的“心脏”——一台200千瓦的高速气体内燃发电机组、2台100千瓦推进电机及双桨推进系统。

氨，是化学工业的重要原料，由于其能量密度高，以及不含碳元素等特性，作为燃料应用潜力巨大。但相比甲烷等燃料，氨的燃烧性很弱，燃点更高达651℃。直到2020年以前，很多人还认为氨是不可能在内燃机里被点燃的。

化“不可能”为可能。为激活氨的高燃点，能源研究院团队选择了当时行业内还没有先例的等离子点体火方式。

吴殿武形象地解释：“借助等离子体的高能量，不仅可以迅速让内燃机温度升高，还能将有些‘害羞’的氨燃料的微观结构进行改变，使其变得更加‘热情奔放’，进而提升燃烧性。”　

从实验室样机到重卡内燃机，从点火头材料研发到储氨装置个性化设计……伴随相关技术方案的持续迭代，氨燃料内燃机功率越做越大。2023年，团队与深圳海旭新能源有限公司开展合作，将目标瞄准了纯氨燃料在船用内燃机上的应用。

“之前的设计方案是将柴油等传统燃料与氨混合，但纯氨才是真正的零碳排放。”吴殿武告诉我们，当马士基等巨头纷纷开始布局氨燃料，国内科研团队更不能满足于眼前的小突破，“快马加鞭，争取早日形成先发技术优势。”

6月27日，科研人员进行船舶控制调试。受访者供图

内燃机本质上是一个精密的燃烧腔体。为了能在封闭腔体内实现长时间的稳定燃烧，除点火能量要大，氨还必须从自己的“身体”里裂解出更多的氢。

氨、氢两种气体“个性”迥异，但一旦结合，却能形成有趣的互补效应，为内燃机注入源源不断的动力。

道理不难理解，真正付诸实施却遇到了许多新问题。首当其冲的是，氢、氨比例如何控制？

“必须要有个能即时读取氢浓度的灵敏装置。”研究员陈龙威钻研氨燃料内燃机动力系统多年，他告诉我们，内燃机在结构上大同小异，最大的考验在于燃烧工艺和设备的适配性。

以测氢仪为例，铅笔盒大小的装置里布满精密的气体探头，在堪比超级“高压锅”的内燃机里，这些探头如何稳定工作？

为解决这个技术难题，陈龙威和同事们加班加点，在项目合作伙伴的助力下，他们仅用不到三个月就拿出了纯氨内燃机测氢仪的设计方案，“修改过的图稿足有上百份。”

没有黑烟、没有异味，监测数据显示：二氧化碳排放近乎为零，氮氧化物浓度不到国家标准四分之一，噪音比图书馆还低。

近一个小时的首航，“氨晖号”实现了纯氨燃料的稳定充分燃烧、二氧化碳的近零排放和氮氧化物的有效控制等预期目标，验证了氨氢融合燃料的潜力。

不含碳的燃料“新星”

航运业每年排放多少二氧化碳？约10亿吨。

这个数字相当于每年全球汽车排放量总和的530倍，而一艘超大型集装箱船（VLCC）烧重油一天的排放量，相当于3万辆家用轿车。

脱碳“生死劫”之下，世界各国纷纷押注零碳排放的新燃料。氨就是其中之一。

氨燃料的崛起堪称一场从“增收明星”到“零碳新贵”的华丽跨界。1727年，英国化学家哈尔斯首次通过分解铵盐制得氨（NH₃），它由一个氮原子与三个氢原子紧密相拥，其核心优势源于“零碳基因”——不含碳元素，燃烧时主要生成氮气与水，这就从根源上阻断了二氧化碳排放。

但氨独特的分子结构也导致了燃烧速度慢、点火要求高等缺陷。此后两百多年，虽然合成氨技术不断突破，但其还是主要被应用于化肥领域。直到进入新世纪，当气候危机敲响警钟，当绿电消纳成为必答之题，氨才以“绿色燃料”身份在航运业翻红。

6月27日，科研人员运维氨气高效催化裂解产氢装置。受访者供图

能源转型浪潮下，全球绿电产能大幅度提高，但由于绿电存在间歇性和波动性问题，大规模存储和稳定供应一直是难题。

如何消纳掉多余的绿电？人们首先想到的是绿电制氢，但由于目前氢燃料电池车市场尚未成熟，工业用氢改造也需时间，以绿氢为原料制氨就成了一条主要路径。

“氨燃料船舶作为绿氨产业链的重要组成部分，在绿电-绿氢-绿氨一体化发展趋势下，不仅成为了绿电的‘存储容器’，更是激活绿电价值的‘转换器’。”吴殿武介绍道。

放眼全球，一场围绕氨燃料船舶研发的科技竞赛正悄悄打响。

美国国家能源部门重点发展了十余个绿氨项目，推动绿氨产业在商业领域高速发展；日本提出“氨能经济”，计划到2050年实现“纯氨发电”；韩国更将2022年作为“氨气发电元年”，计划在2030年实现氨燃料发电商业化……

多方角逐之下，氨燃料动力船舶成果不断涌现：2024年8月，日本成功改装全球首艘氨燃料商用拖船；2024年10月，韩国HD现代重工旗下现代发动机公司与WinGD联合，开发了全球首款采用高压直喷方式的氨双燃料发动机……

随着“氨晖号”的成功首航，中国率先交出一张纯氨燃料在船舶应用的漂亮答卷。

“氨作为船用燃料不是无中生有，它实际上是国家绿电战略成功实施的一个必然结果。”吴殿武告诉记者，氨不仅是绿氢的下游产品，在制氢方面也有优势。“氨分解制氢属于含氢化合物高温热分解制氢，价格低廉、安全性好、附加值低、不会产生碳氧化合物。”

“氨晖号”首航表明氨作为内燃机的直接燃料是可行的，而在燃料电池领域，由福大紫金氢能科技公司开发的“氨-氢”燃料电池动力环保船早在2023年就完成首航，实现了“氨-氢”燃料电池技术在船用领域的应用突破。

“船用燃料推广有一套自身的发展逻辑，全世界范围内的一系列科研进展证明了氨作为燃料具有较好应用前景。”宁波大学海运学院副院长竺新波特聘研究员说。

权威机构预测，在解决了经济性、安全性等问题后，到2035年氨燃料或将占到全球航运能源需求的20%以上。

科研人员记录数据。受访者供图

千帆竞逐的新赛道

斜射的阳光将“氨晖号”涂成浅金色。忙活了一下午，吴殿武终于有时间坐下来聊上一会。“为了尽快把示范船搞出来，很多成员把宿舍都搬到了巢湖。”他笑着说。

新能源船舶竞逐的赛道上，“氨晖号”并不孤独。

就在几天前，国内首艘交付的大型甲醇双燃料集装箱船“中远海运洋浦”轮首航靠泊洋浦集装箱码头，完成首次绿色甲醇燃料加注。

千帆竞逐的图景背后，是一条加速逼近的时间线：根据国际海事组织IMO2023年通过的船舶温室气体减排战略，到2040年，国际航运温室气体年排放总量需至少减少70%，力争实现80%。

对燃料研究机构和造船主体来说，这些数据无不预示着一个新时代的到来。今年1月至5月，全球总计2970万吨的新船订单中，多达1720万吨为替代燃料船舶，占比达到58%。

当前，航运公司使用的绿色航运燃料主要集中在LNG、甲醇、氨、氢和电池五种动力。不同燃料的技术发展成熟度、燃料可获得性、基础设施布局有较大差异，使航运业在绿色燃料的技术路线选择上呈现多元化。

6月27日，科研人员进行船舶运行调试。受访者供图

谁能在这场竞赛中最终胜出？

业内人士透露，评估未来燃料潜力有不少维度：发动机适用性、安全性、可获得性、法规标准完备性和大规模制备经济性等。目前，还没有一种燃料敢说已完全占据了竞争主动。

以甲醇为例，因其在常温下为液态，无须安装大型气罐，船舶建造成本可控，近两年成为船公司选择的新主流方向，但其也面临产能不足、生产成本高、港口加注基础设施不完善等挑战。

与之形成对比的是LNG。从碳数据看，化石LNG碳排放量仅减少约25%，但是作为一种较为成熟的燃料，LNG在可靠性、安全性、经济性等方面却有明显优势。

前不久，中国首艘具备江海全季作业能力的LNG运输加注船“海洋石油302”就在宁波舟山港为超大型集装箱船进行了LNG加注。

这折射出新能源船舶产业发展的现实。从根本上说，决定一种燃料行不行只有一个标准——市场的接受度。

“面对航运减排的新形势，先锋船东、主流船厂、能源巨头已经开始主导、提供或布局多种方案。节能环保船型、甲醇/氨/混动等多种动力形式、碳捕捉等多种低碳、零碳、负碳技术正逐步成熟。”中国船舶工业行业协会统计信息部副主任曹博在接受媒体采访时表示。

日趋激烈的竞争，为广大航运减碳技术研发机构和市场主体带来了新机遇。

“氨晖号”首航。受访者供图

“氨晖号”的研发正是院企合作“双向奔赴”的过程。合肥能源研究院负责提供纯氨燃料供应系统原始技术，旗下深圳海旭新能源有限公司则负责相关装备的工程化落地。项目自主研制出的纯氨燃料燃烧器等均属国内首用。

在竺新波看来，国家一方面要鼓励科研机构和企业开展氨、甲醇等低碳燃料的低成本生产技术和适合海上环境的新材料新工艺等的创新研发，为绿色船舶的设计制造提供有力支撑；另一方面要加强低碳燃料运输、储存和加注等基础设施的规划和建设，加速开展示范应用、商业推广。

“更为重要的是，统筹布局低碳燃料产业的标准化发展路线，加快重点标准研制，强化知识产权体系建设，引导企业将自主知识产权与技术标准相融合，加速绿色船舶产业迈向国际化、高端化。”

“‘晖’寓意阳光，希望这艘船能像朝阳一样照亮氨燃料发展之路，给从业者更多信心。”吴殿武说。

来源：潮新闻