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氨！既能儲(chǔ)氫，又是零碳燃料

2023-10-30 08:10:55

據(jù)介紹，氨本身是一種零碳化合物，同時(shí)能量密度很高，是液氫的1.5倍。在化學(xué)性質(zhì)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(yùn)輸還是管道運(yùn)輸，液氨的難度都相對(duì)更低。

氫能除了面臨成本挑戰(zhàn)之外，還面臨儲(chǔ)運(yùn)難題。因此，國內(nèi)外開始將氨作為氫的儲(chǔ)運(yùn)介質(zhì)進(jìn)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。據(jù)介紹，氨和氧的燃燒反應(yīng)產(chǎn)物為水和氮?dú)?，氮?dú)饧s占空氣78%，因此氨的燃燒過程實(shí)現(xiàn)了零碳排放。

澳大利亞工程院院士程一兵在論壇上表示，氨作為一種零碳燃料，對(duì)硅酸鹽建材和火力發(fā)電行業(yè)實(shí)現(xiàn)降碳目標(biāo)具有重要的意義。據(jù)分析，到2050年、2060年即便全球?qū)崿F(xiàn)碳中和，仍然有接近1/4的能源要依賴燃料，包括海運(yùn)、長(zhǎng)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(jìn)行含碳燃料的替代。

氨氫能源融合項(xiàng)目加速布局

基于氨的上述特性，業(yè)內(nèi)開始追求氨氫能源融合，打造氫能儲(chǔ)運(yùn)新體系。此外，國內(nèi)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(jìn)入綠氨行業(yè)。資料顯示，發(fā)動(dòng)機(jī)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(yīng)鏈。據(jù)美國媒體《市場(chǎng)觀察》報(bào)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(shè)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(xiàng)目，建設(shè)綠氫工廠，項(xiàng)目總投資達(dá)50億美元，是迄今為止宣布的全球最大氫能項(xiàng)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(dòng)力。為了便于運(yùn)輸和出口，該廠還將應(yīng)用“氫氨轉(zhuǎn)換技術(shù)”，屆時(shí)還能生產(chǎn)120萬噸/年的氨，終端用戶再將氨轉(zhuǎn)為氫，預(yù)計(jì)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Aker Horizons宣布要在挪威建立歐洲第一個(gè)大規(guī)模的綠色氨項(xiàng)目。

此外，日本也高度重視氨燃料產(chǎn)業(yè)鏈布局。廈門大學(xué)能源學(xué)院教授王兆林介紹稱，在日本，氨燃料技術(shù)的研發(fā)與測(cè)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(jìn)，目前，技術(shù)水平現(xiàn)已達(dá)到商用規(guī)模。根據(jù)日本經(jīng)濟(jì)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(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)。

氨儲(chǔ)氫、供氫、代氫是重要方向

王兆林強(qiáng)調(diào)，我國有非常成熟的氨運(yùn)輸和分配體系，氨更安全、更易儲(chǔ)運(yùn)，且同體積的液氨比液氫多至少60%的氫，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)凸顯，因此以氨儲(chǔ)氫、供氫、代氫是氫能的發(fā)展趨勢(shì)之一。

“目前，高壓儲(chǔ)氫罐成本約為60萬/個(gè)，液氫儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備成本為120-150萬元/套。由于氨的儲(chǔ)運(yùn)體系成熟，儲(chǔ)罐成本相較于氫低約50倍。同時(shí)，氨的儲(chǔ)運(yùn)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。”王兆林表示。

程一兵也認(rèn)為，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(shù)發(fā)展方向，是解決氫能發(fā)展重大瓶頸的有效途徑，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)高溫零碳燃料的重要技術(shù)路線。但需要注意的是，盡管國外已逐步開展氨氫融合應(yīng)用項(xiàng)目，但國內(nèi)的研究與應(yīng)用仍較少。

上述專家提醒，落實(shí)到具體應(yīng)用層面，氨燃料仍存在技術(shù)挑戰(zhàn)。首先，氨燃燒速度和熱值較低，且遠(yuǎn)低于氫，不利于高效率的工業(yè)應(yīng)用，其次，氨不太容易點(diǎn)燃和實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。此外，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的氨氫轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)運(yùn)，需要在大容量?jī)?chǔ)運(yùn)設(shè)備、催化劑等方面進(jìn)行進(jìn)一步技術(shù)攻關(guān)。

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