國內外專家們發(fā)現(xiàn)，氫能大規(guī)模應用的難以逾越的瓶頸太多，尤其氫的儲運、燃燒經(jīng)濟性等。但是將“氫”轉化為“氨”，尤其是未來將綠氫轉化為綠氨，盡管有畫蛇添足多出一舉，但是儲運、燃燒經(jīng)濟性等問題就能迎刃而解。“氫”親地告訴你，清潔能源發(fā)展轉為為“氨”，因為“氨=氫2.0”正成中外共識。
全國首家“氨-氫能源重大產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺”落地福建。這一平臺將探索“可再生能源電解制氫—清潔高效合成氨-安全低成本儲運氨-氫能”零碳循環(huán)路線，以快速推動氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模升級。
氨既可以作為儲氫介質，同時也是相對廉價的零碳燃料，基于此，近年來國內外陸續(xù)開展氨氫融合產(chǎn)業(yè)項目，業(yè)內有專家認為，“氨-氫”能源結合是理想的發(fā)展方向之一，對我國實現(xiàn)碳達峰碳中和目標具有重要意義。
既是氫能載體，又是零碳燃料
氨本身是一種零碳化合物，同時能量密度很高，是液氫的1.5倍。在化學性質方面，氨的液化溫度只有零下33攝氏度，非常容易液化，與之相比，氫液化溫度則需要降至零下253攝氏度左右，無論是車輛運輸還是管道運輸，液氨的難度都相對更低。
氫能除了面臨成本挑戰(zhàn)之外，還面臨儲運難題。因此，國內外開始將氨作為氫的儲運介質進行研究。值得注意的是，除了作為氫能載體，氨還是一種零碳燃料。氨和氧的燃燒反應產(chǎn)物為水和氮氣，氮氣約占空氣78%，因此氨的燃燒過程實現(xiàn)了零碳排放。
氨作為一種零碳燃料，對硅酸鹽建材和火力發(fā)電行業(yè)實現(xiàn)降碳目標具有重要的意義。據(jù)分析，到2050年、2060年即便全球實現(xiàn)碳中和，仍然有接近1/4的能源要依賴燃料，包括海運、長途重載汽車、煉鋼、高溫工業(yè)制造、航空等，因此需要氨燃料進行含碳燃料的替代。
氨氫能源融合項目加速布局
基于氨的上述特性，業(yè)內開始追求氨氫能源融合，打造氫能儲運新體系。此外，國內外還開始將氨氫混燒燃料作為重要的減碳途徑之一。
近年來，能源資本開始大舉進入綠氨行業(yè)。資料顯示，發(fā)動機企業(yè)康明斯、氫燃料電池龍頭企業(yè)普拉格等都開始打造氨氫供應鏈。據(jù)美國媒體《市場觀察》報道，今年11月，普拉格獲得埃及訂單，為年產(chǎn)9萬噸的綠氨提供10萬千瓦的電解設備，生產(chǎn)的綠氨將被作為富氫燃料使用。
2020年，美國最大氣體產(chǎn)品和化工公司在沙特聯(lián)合開發(fā)400萬千瓦的制氫項目，建設綠氫工廠，項目總投資達50億美元，是迄今為止宣布的全球最大氫能項目。投產(chǎn)后，工廠每天生產(chǎn)650噸綠氫，可為2萬輛氫燃料公共汽車提供動力。為了便于運輸和出口，該廠還將應用“氫氨轉換技術”，屆時還能生產(chǎn)120萬噸/年的氨，終端用戶再將氨轉為氫，預計到2025年可正式生產(chǎn)氨。
2021年,全球最大氨生產(chǎn)商挪威Yara國際公司與挪威可再生能源巨頭Statkraft以及可再生能源投資公司AkerHorizons宣布要在挪威建立歐洲第一個大規(guī)模的綠色氨項目
此外，日本也高度重視氨燃料產(chǎn)業(yè)鏈布局。廈門大學能源學院教授王兆林介紹稱，在日本，氨燃料技術的研發(fā)與測試已持續(xù)多年。日本煤電的降碳方案之一，就是開始大幅度向煤、氨氫混燒邁進，目前，技術水平現(xiàn)已達到商用規(guī)模。根據(jù)日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省公布的數(shù)據(jù)，到2030年，日本的發(fā)電用燃料中氫和氨將各占10%，到2050年，將在全球建成1億噸規(guī)模的氨供應鏈網(wǎng)絡。
氨儲氫供氫代氫是重要方向
我國有非常成熟的氨運輸和分配體系，氨更安全、更易儲運，且同體積的液氨比液氫多至少60%的氫，經(jīng)濟性優(yōu)勢凸顯，因此以氨儲氫、供氫、代氫是氫能的發(fā)展趨勢之一。
“目前，高壓儲氫罐成本約為60萬/個，液氫儲運設備成本為120-150萬元/套。由于氨的儲運體系成熟，儲罐成本相較于氫低約50倍。同時，氨的儲運能耗及損失比氫低很多，同樣距離和輸送條件下，氨相比天然氣可輸送多的能量還要多一倍，現(xiàn)有天然氣管道稍加改造即可用于輸送氨。”
氫氨融合是國際清潔能源的前瞻性、顛覆性、戰(zhàn)略性的技術發(fā)展方向，是解決氫能發(fā)展重大瓶頸的有效途徑，同時也是實現(xiàn)高溫零碳燃料的重要技術路線。但需要注意的是，盡管國外已逐步開展氨氫融合應用項目，但國內的研究與應用仍較少。
落實到具體應用層面，氨燃料仍存在技術挑戰(zhàn)。首先，氨燃燒速度和熱值較低，且遠低于氫，不利于高效率的工業(yè)應用，其次，氨不太容易點燃和實現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。此外，實現(xiàn)大規(guī)模的氨氫轉換與儲運，需要在大容量儲運設備、催化劑等方面進行進一步技術攻關。
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