氨：能储氢，也是零碳燃料

　　氨，是氮和氢的化合物，分子式为NH₃，常温下是一种无色气体，有强烈的刺激气味，降温加压可变成液体。液氨是一种制冷剂。氨也是制造硝酸、化肥、炸药的重要原料。氨对地球上的生物相当重要，它是许多食物和肥料的重要成分。

　　氨本身是一种零碳化合物，同时能量密度很高，是液氢的1.5倍。在化学性质方面，氨的液化温度只有-33℃，非常容易液化，与之相比，氢液化温度则需要降至-253℃左右，无论是车辆运输还是管道运输，液氨的难度都相对更低。

　　氢能除了面临成本挑战之外，还面临储运难题。因此，国内外开始将氨作为氢的储运介质进行研究。值得注意的是，除了作为氢能载体，氨还是一种零碳燃料。氨和氧的燃烧反应产物为水和氮气，氮气约占空气78%，因此氨的燃烧过程实现了零碳排放。

　　澳大利亚工程院院士程一兵表示，氨作为一种零碳燃料，对硅酸盐建材和火力发电行业实现降碳目标具有重要的意义。据分析，到2050年、2060年即便全球实现碳中和，仍然有接近1/4的能源要依赖燃料，包括海运、长途重载汽车、炼钢、高温工业制造、航空等，因此需要用氨燃料进行含碳燃料的替代。

　　基于氨的上述特性，业内开始追求氨氢能源融合，打造氢能储运新体系。此外，国内外还开始将氨氢混烧燃料作为重要的减碳途径。

　　近年来，能源资本开始大举进入绿氨行业。资料显示，发动机企业康明斯、氢燃料电池龙头企业普拉格等都开始打造氨氢供应链。

　　2020年，美国最大气体产品和化工公司在沙特联合开发400万千瓦的制氢项目，建设绿氢工厂，项目总投资达50亿美元，是迄今为止宣布的全球最大氢能项目。投产后，工厂每天生产650吨绿氢，可为2万辆氢燃料公共汽车提供动力。为了便于运输和出口，该厂还将应用“氢氨转换技术”，届时还能生产120万吨/年的氨，终端用户再将氨转为氢，预计到2025年可正式生产氨。

　　2021年，全球最大氨生产商挪威Yara国际公司与挪威可再生能源巨头Statkraft以及可再生能源投资公司Aker Horizons宣布，要在挪威建立欧洲第一个大规模的绿色氨项目。此外，日本也高度重视氨燃料产业链布局。厦门大学能源学院教授王兆林介绍，在日本，氨燃料技术的研发与测试已持续多年。日本煤电的降碳方案之一，就是开始大幅度向煤、氨氢混烧迈进。目前，技术水平已达到商用规模。根据日本经济产业省公布的数据，到2030年，日本的发电用燃料中氢和氨将各占10%。到2050年，将在全球建成1亿吨规模的氨供应链网络。王兆林强调，我国有非常成熟的氨运输和分配体系，氨更安全、更易储运，且同体积的液氨比液氢多至少60%的氢，经济性优势凸显。因此以氨储氢、供氢、代氢是氢能的发展趋势之一。

　　“目前，高压储氢罐成本约为60万元/个，液氢储运设备成本为120万~150万元/套。由于氨的储运体系成熟，储罐成本相较于氢低约50倍。同时，氨的储运能耗及损失比氢低很多，同样距离和输送条件下，氨相比天然气可输送多的能量还要多一倍。现有天然气管道稍加改造即可用于输送氨。”王兆林表示。

　　程一兵也认为，氢氨融合是国际清洁能源的前瞻性、颠覆性、战略性的技术发展方向，是解决氢能发展重大瓶颈的有效途径，同时也是实现高温零碳燃料的重要技术路线。但需要注意的是，尽管国外已逐步开展氨氢融合应用项目，但国内的研究与应用仍较少。

　　专家提醒，落实到具体应用层面，氨燃料仍存在技术挑战。首先，氨燃烧速度和热值较低，且远低于氢，不利于高效率的工业应用，其次，氨不太容易点燃和实现稳定燃烧。 此外，实现大规模的氨氢转换与储运，需要在大容量储运设备、催化剂等方面进行进一步的技术攻关。