中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：“氨=氫2.0”時(shí)代標(biāo)志：一是利用氨解決零碳制取氫和儲(chǔ)運(yùn)等方面的問題；二是氨作為清潔燃料，無需耗能再分解成氫燃燒，提高能源利用效率。
氫能源雖然擁有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是目前成本高昂，儲(chǔ)運(yùn)難和安全性差等問題制約了發(fā)展。氨隨即走入人們視野，其特點(diǎn)是廉價(jià)、易得、易揮發(fā)、便儲(chǔ)存，低污染，高燃燒值，高辛烷值，操作相對(duì)安全，可與一般材料兼容等，氨的利用在工業(yè)史上已有百年，具有完整的貿(mào)易和儲(chǔ)運(yùn)體系。
氨（NH3）是氫（H2）的能量載體分子，氨氣電解產(chǎn)生氮?dú)夂蜌錃庵恍枰?.06 V的電壓，遠(yuǎn)低于電解水所需1.23 V的能量。以氨儲(chǔ)氫、供氫是主要發(fā)展趨勢(shì)，拓寬了氫能的多樣化應(yīng)用，氨推氫2.0的發(fā)展，在現(xiàn)有的工業(yè)體系上直接實(shí)現(xiàn)替代煤、石油和天然氣等化石燃料，將使我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的信心進(jìn)一步增強(qiáng)。
01
“綠”氨實(shí)現(xiàn)了零碳排放
氨氣完全燃燒產(chǎn)生氮?dú)夂退?，不產(chǎn)生CO2，實(shí)現(xiàn)了零碳排放。目前全球氨的產(chǎn)量約為1.87億噸，98%生產(chǎn)原料來自煤、石油等化石原料，其中72%來自天然氣，又消耗了全球能源總量的2%，占能源系統(tǒng)CO2排放量的 1.3%，屬于“灰”氨；“藍(lán)”氨生產(chǎn)配合CCUS實(shí)現(xiàn)大部分降碳；用可再生電力（太陽能、電能等）生產(chǎn)，從廢水和農(nóng)業(yè)廢棄物（豬、家禽養(yǎng)殖場(chǎng)等）回收的是 “綠”氨，從生產(chǎn)源頭上就實(shí)現(xiàn)了零碳排放。
02
氨氣已擁有了成熟的儲(chǔ)運(yùn)體系
氨氣因其能量密度以及易于儲(chǔ)存和處理而成為氫能載體，輸送液氨的能量密度是液氫的1.5倍，且已擁有成熟的貿(mào)易和儲(chǔ)運(yùn)體系。常壓狀態(tài)下，在-33.35℃，氨氣就可液化，儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)哪芎暮蛽p失遠(yuǎn)低于氫氣，分離和提純的技術(shù)難度也不高，現(xiàn)有的天然氣管道可以通過改造來輸送氨。在中東、澳大利亞、拉丁美洲和非洲宣布的 100 多個(gè)氫能供應(yīng)項(xiàng)目中，超過 85%項(xiàng)目都是生產(chǎn)“綠”氫，最終以液氨形式出口，就利用了液氨成熟的基礎(chǔ)設(shè)施和供應(yīng)體系。
03
氨的燃燒技術(shù)已取得突破
零碳燃燒技術(shù)是全球減碳的重要途徑之一，氨作為燃料應(yīng)用于發(fā)電領(lǐng)域、海上航運(yùn)、動(dòng)力機(jī)車和燃料電池都取得了突破性進(jìn)展。在發(fā)電領(lǐng)域：將氨與天然氣或煤粉等混燒發(fā)電，日本已經(jīng)進(jìn)入了商業(yè)化階段，三菱重工目前開發(fā)的4萬千瓦100%純氨燃料發(fā)電機(jī)，氮化物控制在100ppm以下；國(guó)家能源集團(tuán)于1月24日正式發(fā)布“燃煤鍋爐混氨燃燒技術(shù)”，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)40兆瓦等級(jí)燃煤鍋爐，氨氣混燃比例35%，燃盡率99.99%，該技術(shù)進(jìn)入世界先列。在海上航運(yùn)領(lǐng)域：海運(yùn)船舶用氨燃料替代化石燃料，大部分船舶將在2050年前改裝成氨發(fā)動(dòng)機(jī)和氨混燃料系統(tǒng)船舶，2月7日中國(guó)造船新時(shí)代造船廠的氨燃料油輪Kriti Future已交付給希臘船東 Avin International，招商局重工正在江蘇建造四艘氨燃料船；瑞士航運(yùn)巨頭 MSC 已向中國(guó)大連造船訂購了 6 艘氨燃料集裝箱船。在動(dòng)力機(jī)車領(lǐng)域：研發(fā)工作正在英國(guó)珀斯全面推進(jìn)，F(xiàn)ortescue Future Industries公司在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)混氨燃燒測(cè)試成功后，將兩臺(tái)四沖程內(nèi)燃機(jī)車轉(zhuǎn)換為氨燃料運(yùn)行，計(jì)劃在年底在當(dāng)?shù)罔F路運(yùn)營(yíng)中部署氨動(dòng)力示范機(jī)車；在燃料電池領(lǐng)域：燃料電池顯示出非常高的電效率，使用熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）系統(tǒng)可以提高效率。日本在氨燃料電池方面研究多年，其中氨燃料固體氧化物燃料電池（SOFC）無需任何外部重整器或裂解反應(yīng)器，可將氨直接轉(zhuǎn)化電能的高效技術(shù)。
04
氨氫相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)了無縫銜接
早在2020年美國(guó)西北大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種高效、環(huán)保的方法將氫氨實(shí)現(xiàn)了無縫轉(zhuǎn)化。這項(xiàng)技術(shù)利用可再生能源進(jìn)行轉(zhuǎn)化，溫度只有2500C，比傳統(tǒng)方法低一倍。美國(guó)在2020年在沙特聯(lián)合開發(fā)400萬千瓦的綠氫制備項(xiàng)目，投產(chǎn)后，利用這一轉(zhuǎn)換技術(shù)，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。
05
全球進(jìn)入“氨=氫2.0”時(shí)代
將氫能作為“王牌”的日本政府正轉(zhuǎn)向氨，第六版能源戰(zhàn)略計(jì)劃中首次引入氨，到2030年利用氫和氨產(chǎn)出的電能將占日本能源消耗的1%，同時(shí)將船舶燃料替換成氨，以更低成本實(shí)現(xiàn)碳中和，在氨燃料技術(shù)的研發(fā)和測(cè)試已經(jīng)持續(xù)多年，煤和氨、氫混燒技術(shù)已達(dá)到商業(yè)規(guī)模；韓國(guó)產(chǎn)業(yè)通商資源部宣布將2022年作為韓國(guó)氫、氨發(fā)電元年，并制定氫氨融合發(fā)展計(jì)劃和路線圖，力求打造全球第一大氫和氨發(fā)電國(guó)；印度政府于2021年啟動(dòng)“國(guó)家氫任務(wù)”，出臺(tái)10項(xiàng)政策推動(dòng)綠氫/綠氨的發(fā)展，在25年內(nèi)實(shí)現(xiàn)能源獨(dú)立；美國(guó)能源部2016年通過 “再生燃料”(REFUEL)項(xiàng)目，將電能從可再生能源轉(zhuǎn)化為能源密度高的碳中性液體燃料，并根據(jù)需要再轉(zhuǎn)化為電力或氨，計(jì)劃主要支持新氨的技術(shù)突破；南非啟動(dòng)氫能路線圖，到 2040 年至少推出 15 吉瓦的電解產(chǎn)能，將氫轉(zhuǎn)化成氨出口，認(rèn)為氨的作用是能源密集型產(chǎn)業(yè)的脫碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。而資本也開始大規(guī)模進(jìn)入綠氨/氫行業(yè)，例如發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)康明斯和氫燃料電池龍頭企業(yè)普拉格都開始構(gòu)建氫氨供應(yīng)鏈。
