在浩瀚无垠的海洋之上，船舶宛如灵动的纽带，将世界的各个角落紧密相连。长久以来，传统燃油在推动船舶破浪前行的同时，也悄然给环境套上了沉重的枷锁。船舶尾气中肆意排放的二氧化碳、硫氧化物和颗粒物，如同一把把利刃，无情地破坏着海洋生态与大气环境。

　　时代浪潮奔涌向前，全球环境保护意识不断觉醒，一场关乎船舶动力系统的绿色变革，如同破晓的曙光，在碧波之上徐徐展开。工业和信息化部、国家发展改革委等五部门联合颁布的《船舶制造业绿色发展行动纲要（2024—2030年）》明确提出，要加快船舶绿色动力系统研发应用，实施船舶动力创新工程。提升传统燃油、液化天然气（LNG）船用发动机效率，稳步扩大LNG船用发动机市场应用规模；推进甲醇、氨燃料等低碳、零碳燃料船用发动机核心技术攻关，形成全功率谱系甲醇和氨燃料发动机研制能力，实现规模示范效应；积极稳妥扩大燃料电池、动力电池在船舶的应用范围；兼顾液化石油气（LPG）、生物柴油、乙醇等燃料船用发动机发展，开展氢燃料船用发动机技术研发，满足航运市场多元化绿色低碳发展需求。

　　这场船舶动力系统的绿色变革绝非空谈，而是实实在在地聚焦于燃料革新与技术突破。当环保需求与航运发展的天平亟待重新平衡，哪些新型燃料能够扛起船舶动力变革的大旗？它们又将如何在实际应用中改写船舶航行的“动力密码”？让我们一同深入了解LNG、甲醇、氨燃料、燃料电池等新一代船用能源，揭开它们为绿色航运未来点亮希望之光的奥秘。

　　LNG，即液化天然气，是在-162℃超低温环境下液化的天然气，呈无色、无味、无毒且无腐蚀性的液态。液化后其体积仅为气态时的1/600，这一特性极大提升了天然气的储存和运输便利性，显著提高了能源利用效率。

　　作为清洁的化石燃料，天然气的主要成分甲烷（CH4）在燃烧时，主要生成二氧化碳和水。与传统燃油相比，LNG的二氧化碳排放量锐减约25%，同时几乎不产生硫氧化物（SOX）和颗粒物。这种突出的环保优势，使其成为船舶动力系统绿色变革的理想选择。

　　从大型集装箱船到LNG运输船，再到短途渡轮与内河航运船舶，LNG动力在航运各领域的应用不断拓展深化，展现出强大的生命力与广阔的发展前景。

　　越来越多的大型集装箱船开始采用LNG双燃料发动机。2025年4月，中国船舶集团旗下沪东中华为法国航运巨头达飞集团（CMA CGM）成功交付全球最大24000TEU级LNG双燃料集装箱船“达飞塞纳河”号，这艘海上巨轮不仅可容纳23876个标准集装箱，更配备18600立方米超大容量LNG燃料舱，单次续航里程近2万海里，相当于绕地球赤道近一圈。同年2月，达飞集团与中国船舶集团旗下江南造船签订12艘18000TEU级LNG双燃料集装箱船订单，充分彰显了行业对LNG动力船舶的坚定信心。

　　LNG运输船凭借能源自给自足的独特设计，将装载的LNG既作为运输货物，又用作动力燃料，提升了船舶运营的经济性，有效降低了对传统燃油的依赖。2023年9月，沪东中华自主研发的27.1万立方米超大型LNG运输船，获得美国、英国、法国、挪威、中国五大船级社颁发的原则性认可（AiP）证书，单船可运输1.55亿立方米天然气，满足470万户家庭一个月的用气。

　　在短途渡轮与内河航运的绿色变革进程中，LNG动力船舶同样展现出强劲的发展势头。作为中国内河航运绿色变革的先行者，武汉轮渡302号早在2010年便完成试航，成为国内首艘LNG-柴油双燃料动力船。运营数据显示，该船在航行过程中LNG替代率高达66%～80%，硫氧化物排放量骤减70%，氮氧化物排放量降低35%～40%， 同时燃料成本节省达20%。这艘“绿色先锋”以显著的环保效益与经济优势，验证了LNG动力在内河船舶领域的可行性，为我国内河航运的低碳化变革提供了极具价值的实践样本与技术经验。

　　在享受其环保与经济优势的同时，我们也需正视LNG动力的潜在风险——作为LNG主要成分的甲烷，既是清洁燃料的核心，也是极具破坏力的温室气体，其温室效应是二氧化碳的84倍。这使得LNG在生产、运输及船舶使用全生命周期中，一旦发生气体泄漏，将对全球气候造成不可小觑的负面影响。因此，如何有效控制甲烷逃逸是LNG动力船舶面临的重要技术挑战之一。

　　与此同时，加注设施网络的不完善成为制约LNG动力船舶发展的另一道屏障。相较于遍布全球港口的传统燃油补给点，当前仅有少数港口具备LNG加注能力。这种基础设施的缺口，不仅增加了船舶运营的复杂性与成本，更限制了航线规划的灵活性。因此，加速LNG加注站建设，完善从气源供应到终端使用的全链条服务体系，已成为推动LNG动力船舶广泛应用、释放绿色航运潜力的当务之急。

　　甲醇作为新一代清洁船用燃料，凭借突出的环保特性与安全优势，成为船舶动力领域的革新力量。从环保层面来看，甲醇在燃烧过程中主要生成二氧化碳和水，几乎不产生硫氧化物与颗粒物，氮氧化物（NOX）排放量也低于传统燃油。在安全性方面，甲醇的闪点为11℃，属于中闪点液体，相较于汽油等易燃易爆燃料，具有更低的自燃风险。

　　甲醇燃料凭借环保与安全的双重优势，从理论构想走向产业实践已具备坚实基础。2023年9月，全球首艘甲醇动力集装箱船“Laura Maersk”号成功交付。这艘由马士基订造的船舶标志着甲醇动力正式登上船舶动力的舞台。该船采用双燃料发动机，能够同时使用甲醇和传统燃油，投入运营后，每日能够减少100吨碳排放，有力推动了航运业的绿色变革进程。

　　我国在甲醇动力船舶领域同样成果斐然。2025年2月，我国首艘大型甲醇集装箱船“中远海运洋浦”轮惊艳亮相。该船创新性地采用纯甲醇模式驱动，具备强大的续航能力，可轻松跨太平洋航行。尤为引人瞩目的是，在船舶的全生命周期中，其碳减排幅度高达95%。

　　甲醇动力船舶技术的大规模应用仍面临诸多亟待攻克的难关。甲醇自身带有一定腐蚀性，一旦与船舶的燃料系统、发动机部件长期接触，极有可能造成设备腐蚀，缩短其正常使用寿命。从腐蚀原理来看，甲醇在特定条件下会与金属发生化学反应，例如与铝反应生成具有强腐蚀性的甲醇铝，从而加速金属的损耗。为应对这一挑战，科研人员与船舶制造企业正积极探索解决方案，一方面研发诸如聚氨酯、环氧树脂等高性能防腐涂层，通过在金属表面形成致密防护层，隔绝甲醇与金属的直接接触；另一方面则尝试采用新型合金材料，像在铝中添加铜、镁等元素制成的铝镁合金，在甲醇环境中展现出良好的耐腐蚀性能，有望从材料源头提升设备的抗腐蚀能力。

　　甲醇的能量密度相对较低，约为19.7MJ/L，低于传统燃油，这意味着甲醇动力船舶需要更大的燃料舱来满足相同的续航里程要求。因此，如何优化船舶设计、提高燃料利用效率，是甲醇动力船舶需要解决的重要问题之一。

　　与LNG动力船舶面临的困境类似，甲醇加注设施的稀缺同样制约着甲醇动力船舶的广泛应用。

　　由液化天然气驱动的“达飞 塞纳河”号融入了前沿的技术创新，减轻了对环境的影响。 图/央视新闻

　　在全球能源结构加速向低碳化、零碳化转型下，氨作为极具潜力的零碳燃料，正从幕后走向聚光灯下。其燃烧产物仅为氮气和水，几乎不产生二氧化碳，这种近乎“零碳排”的特性，使其成为满足全球日益严苛环保法规的理想选择，为航运业实现碳中和目标提供了全新路径。

　　从原料供应角度看，氨的制备极具可持续性。其主要原料氮气占大气成分的78%，取之不尽；氢气则可通过电解水等方式获取。随着光伏、风电等可再生能源技术的蓬勃发展，以绿电驱动电解水制氢进而合成氨的“绿氨”生产模式，成为行业研究热点。这一闭环生产过程全程零碳排放，突破了传统氨生产的碳约束，将随着技术成熟逐步降低成本，让氨燃料在经济性与环保性上实现双重跃升。

　　在全球航运业加速绿色转型的浪潮中，日本邮船将一艘LNG拖船进行改造，打造出全球首艘氨燃料商船——“魁”号。2024年7月，“魁”号采用创新的“卡车对船”加注方式，成功完成首批氨燃料的加注工作，这一突破性操作开启了氨燃料海上运输的新篇章。2025年3月，“魁”号顺利完成示范航行。此次航行中，“魁”号的表现十分惊艳，实现了温室气体排放量锐减约95%的优异成绩。船上搭载的氨燃料发动机经严格测试，未燃烧的氨气和一氧化二氮排放量近乎为零。

　　与此同时，中国在氨燃料船舶研发领域也取得重大进展。2024年9月，由中国船舶及海洋工程设计研究院（MARIC）自主研发设计的HERCULES大力神系列16000TEU氨燃料动力大型集装箱船，荣获中国船级社（CCS）颁发的原则性认可证书。这一里程碑式成果，标志着中国在大型氨燃料船舶设计领域成功跻身世界前列，为全球航运业绿色转型注入了强劲动能。

　　氨燃料大规模应用的背后，潜在风险与技术挑战不容忽视。氨具有较强的毒性，高浓度氨气一旦泄漏并被人体吸入，会对呼吸道黏膜、眼睛等造成强烈刺激与损伤，甚至造成心脏停搏、呼吸停止等危及生命的严重后果。因此，在船舶上运用氨作为燃料时，必须构建全方位、多层次的安全防护体系。从硬件设施来看，需采用双层储罐，其具备内层存储、外层防护的双重结构，即便内层储罐发生泄漏，外层也能有效阻止氨气溢出；同时，安装高精度的泄漏检测系统，如利用传感器实时监测储罐、管道等关键部位的氨气浓度，一旦超过安全阈值，立即触发声光报警，并联动通风系统迅速排出泄漏气体，降低舱内氨气浓度。

　　氨的燃烧特性也为其在船舶动力系统中的应用带来挑战。相较于传统燃油，氨的燃烧速度较为缓慢，燃烧稳定性欠佳，这不仅影响发动机的动力输出，还可能导致燃烧不充分，增加污染物排放。为解决这一问题，现阶段普遍采用添加引燃燃料（如氢气或少量柴油）的方式来提升燃烧效率，但这无疑增加了燃料系统的复杂性与成本。目前，众多科研机构与企业全力投入研发，探索改进燃烧技术的新路径。例如，通过优化发动机的燃烧室设计，采用先进的喷射系统精准控制氨燃料的喷射量与喷射时机，提升燃料与空气的混合效果，使燃烧过程更加稳定、高效；同时，开发专门适配氨燃料的高性能催化剂，降低燃烧反应的活化能，促进氨的充分燃烧，力求在不依赖引燃燃料的情况下，实现氨动力发动机性能的全面提升。

　　与LNG、甲醇动力船舶面临的困境相似，基础设施配套不完善同样制约着氨动力船舶的推广。

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　　燃料电池是一种将燃料（如氢气、甲醇等）和氧化剂（通常是氧气）的化学能直接转化为电能的装置。燃料电池通过电化学反应产生电能，过程中几乎不产生污染物，是一种非常清洁的能源技术。

　　在船舶动力领域，燃料电池展现出独特的技术优势与应用潜力。从环保维度来看，其反应过程仅产生水，完全规避了二氧化碳、硫氧化物及颗粒物的排放，堪称零碳排的“绿色心脏”。在能源效率方面，燃料电池的能量转换率可达40%～60%，较传统内燃机25%～30%的转化效率大幅提升，降低了燃料消耗，减少了能源浪费。

　　在运行特性上，燃料电池以静默运作著称，几乎不产生机械噪声，既为船员营造了静谧舒适的工作环境，也最大限度减少了对海洋生物声呐系统的干扰，守护了海洋生态的宁静。此外，燃料电池强大的燃料兼容性赋予船舶多元选择，无论是氢气、甲醇等新兴清洁能源，还是天然气等传统能源，均可作为反应介质，降低了船舶对单一燃料的依赖，增强了航运能源供应的灵活性与稳定性。

　　在全球积极推动绿色航运、努力实现碳中和目标的大背景下，2025年4月，洋马公司（Yanmar）研发的GH320FC船用氢燃料电池系统顺利获得了挪威船级社（DNV）颁发的原则性认可证书。它标志着洋马GH320FC船用氢燃料电池系统的设计理念、技术架构以及安全标准等各方面，均得到了国际权威机构的认可。值得一提的是，洋马的这款系统成功跻身全球首批通过该认证的兆瓦级船用氢燃料电池系统之列。

　　2024年8月，中国首艘氢燃料电池动力船舶“三峡氢舟1号”在三峡坝区开启首航之旅。该船主要采用氢燃料电池动力系统，辅以磷酸铁锂电池动力系统协同运行。尤为亮眼的是，“三峡氢舟1号”充分依托三峡清洁能源优势，开创性地利用三峡绿电制氢，实现全航程“只排水、零排放”的绿色航行。

　　当前，燃料电池的能量密度偏低，成为制约其在船舶领域广泛应用的一大关键瓶颈。燃料电池动力船舶的续航里程通常不足200公里，这限制了其在长途航行中的应用，主要适用于短途渡轮、港口作业船和内河船舶。

　　从成本角度来看，燃料电池系统的制造成本居高不下，尤其是质子交换膜燃料电池（PEMFC），其核心组件如质子交换膜、催化剂等，生产工艺复杂且依赖进口，致使成本高昂。不仅如此，氢气等燃料的储存和运输成本同样不菲，氢气需要在高压、低温等特殊条件下储存，运输过程中也面临着较大的能量损耗，这些因素叠加，使得燃料电池动力船舶的初期投资与运营成本远超传统船舶。

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　　这场席卷全球的船舶动力绿色变革，既是航运业直面环境危机的破局之战，也是人类探索可持续发展路径的生动缩影。从LNG率先破冰、甲醇强势突围，到氨能引领零碳未来，再到燃料电池聚焦短途创新，每一种新能源都以独特优势为航运减排提供解决方案，却也在技术、安全、基建等维度遭遇共性挑战。破解这些难题，不仅需要科研团队在材料科学、燃烧技术、储能系统上持续攻关，更依赖于政府、企业与国际组织携手构建完善的燃料供应网络、统一安全标准与激励机制。

　　当技术突破的星火汇聚成炬，当全球协作的共识凝聚成势，我们有理由相信，绿色航运的蓝图终将从纸面跃入现实，让碧波之上的船舶真正成为守护地球生态的“绿色使者”，在世界贸易的航道上开拓清洁、高效的崭新未来。（作者单位：国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心）

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