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近日，中國首家“氨-氫能源重大產業創新平臺”落地福建。記者了解到，該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-氫能的零碳循環路線，快速推動氫能產業規模升級。
氨不僅可以作為儲氫介質，而且是一種相對便宜的零碳燃料。基于此，近年來，國內外已經開展了氨氫一體化產業項目。業內專家認為，氨氫能源的結合是理想的發展方向之一，對中國實現碳達峰、碳中和目標具有重要意義。
既是氫能載體，又是零碳燃料
據報道，氨本身是一種能量密度很高的零碳化合物，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。相比之下，氫液化溫度需要降至零下253攝氏度左右，無論是車輛運輸還是管道運輸，液氨的難度都比較低。
氫能不僅面臨成本挑戰，還面臨儲運問題。因此，氨開始在國內外作為氫的儲運介質進行研究。值得注意的是，氨除了作為氫能載體外，還是一種零碳燃料。據報道，氨和氧的燃燒反應產物是水和氮氣，氮氣約占空氣的78%。因此，氨的燃燒過程實現了零碳排放。
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，對實現硅酸鹽建材和火力發電行業的降碳目標具有重要意義。據分析，到2050年和2060年，即使全球碳中和，仍有近四分之一的能源依賴燃料，包括海運、長途重載汽車、煉鋼、高溫工業制造、航空等。因此，需要氨燃料進行含碳燃料的替代。
加快氨氫能源融合項目布局
基于氨的上述特性，該行業開始追求氨氫能源整合，建立新的氫能儲運體系。此外，氨氫混合燃料也開始被用作國內外減碳的重要途徑之一。
近年來，能源資本開始大規模進入綠氨行業。數據顯示，發動機企業康明斯和氫燃料電池龍頭企業普拉格都開始構建氨氫供應鏈。據美國媒體《市場觀察》報道，今年11月，普拉格獲得埃及訂單，為年產9萬噸綠氨提供10萬千瓦電解設備，生產的綠氨將用作富氫燃料。
2020年，美國最大的氣體產品和化工公司在沙特阿拉伯聯合開發了400萬千瓦制氫項目，建設了綠氫工廠。該項目總投資50億美元，是迄今為止宣布的世界上最大的氫能項目。投產后，工廠每天生產650噸綠氫，可為2萬輛氫燃料公共汽車提供動力。為便于運輸和出口，工廠還將采用氫氨轉換技術，屆時可生產120萬噸/年氨，終端用戶再將氨轉化為氫。預計到2025年將正式生產氨。
2021年，挪威Yara國際公司、挪威可再生能源巨頭Statkraft、可再生能源投資公司AkerHorizons宣布將在挪威建立歐洲第一個大型綠色氨項目。
此外，日本也非常重視氨燃料產業鏈的布局。廈門大學能源學院教授王兆林表示，在日本，氨燃料技術的研發和測試已經持續多年。日本煤電的降碳方案之一是開始向煤炭和氨氫混燒邁進。目前，技術水平已達到商業規模。根據日本經濟產業省公布的數據，到2030年，氫和氨將占日本發電燃料的10%。到2050年，全球將建設1億噸氨供應鏈網絡。
氨儲氫供氫代氫是重要方向
王兆林強調，中國有非常成熟的氨運輸和分配系統，氨更安全，更容易儲存和運輸。同體積的液氨比液氫多至少60%，經濟優勢突出。因此，氨儲氫、供氫和代氫是氫能的發展趨勢之一。
“目前高壓儲氫罐成本約60萬/個，液氫儲運設備成本120-150萬元/套。由于氨儲運系統成熟，儲罐成本比氫低50倍左右。同時，氨的儲運能耗和損失遠低于氫。在相同的距離和輸送條件下，輸送氨的能量是天然氣的兩倍。現有的天然氣管道可以通過稍微改造來輸送氨。”王兆林表示。
程一兵還認為，氫氨相結合是國際清潔能源的前瞻性、顛覆性和戰略性技術發展方向，是解決氫能發展重大瓶頸的有效途徑，也是實現高溫零碳燃料的重要技術路線。但需要注意的是，雖然國外已逐步開展氨氫融合應用項目，但我國的研究和應用仍然很少。
上述專家提醒，氨燃料在具體應用層面仍存在技術挑戰。首先，氨的燃燒速度和熱值較低，遠低于氫，不利于高效的工業應用。其次，氨不易點燃，實現穩定燃燒。此外，要實現氨氫的大規模轉換和儲運，需要進一步研究大容量儲運設備和催化劑的技術問題。
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