由于全球能源新政,特別是核能、可再生能源與智能電網(wǎng)循環(huán)經(jīng)濟的獨特需求,全球社會正在醞釀一場規(guī)模宏大的“氨能源新風暴”。氨具備常用燃料所須的各大特點:廉價、易得、易揮發(fā)、便儲存,低污染,高燃燒值,高辛烷值,操作相對安全,可與一般材料兼容等。在作為燃料的普及應用上,氨較氫的較大優(yōu)越性在于其能量密度大(同體積含能量液氨是液氫的1.5倍以上)、易液化(常壓下負33攝氏度或常溫下9個大氣壓均可使氨液化而氫在負240攝氏度以上則無法液化)、易儲運(普通液化氣鋼瓶即可儲氨而儲氫則需特殊材料)。綠氨在實驗室中常用于調(diào)節(jié)溶液的酸堿度。上海氫轉(zhuǎn)氨反應塔
美國“清潔氫”(Clean Hydrogen)定義,美國國家能源部發(fā)布《“清潔氫”生產(chǎn)標準指南》,該指南要求美國后續(xù)所制定的涉及“清潔氫”標準應當滿足以下要求。支持生產(chǎn)“清潔氫”的各種方式,包括但不限于:使用帶碳捕集、利用和封存技術(shù)(CCUS)的化石燃料,氫載體燃料(包括乙醇和甲醇),可再生能源,核能等;定義“清潔氫”一詞,定量為在生產(chǎn)場所每生產(chǎn)1千克氫,產(chǎn)生的二氧化碳當量不高于2千克,全生命周期二氧化碳當量不高于4千克每千克氫。上海氫轉(zhuǎn)氨反應塔綠氨的生產(chǎn)過程中,氫轉(zhuǎn)氨是關鍵步驟之一。
灰氨主要由天然氣蒸汽重整氫氣及空氣分離的氮氣再通過傳統(tǒng)哈伯法(Haber-Bosch)進行合成,傳統(tǒng)的Haber-Bosch 合成 NH3 工藝包括使用蒸汽甲烷重整(SMR)生產(chǎn) H2,其占全球年能耗的 1-2%,導致每年約 2.35 億噸 CO2排放,這些 CO2 排放中約 80%源自H2 的生產(chǎn)(通過能源密集型 SMR 工藝與空氣中的 N2 反應生成形成 NH3)。由于作為 SMR 直接排放 CO2,因此該工藝難以脫碳。傳統(tǒng)的 Haber-Bosch 工藝已經(jīng)沿用上百年,對環(huán)境造成了較大的影響;藍氨工藝與灰氨基本相似,但會對工藝流程進行碳捕集與封存(CCS)。
瑞典ASEA公司設計了一臺200千瓦的液氨-液氧燃料電池用于驅(qū)動潛水艇。從上世紀六十年代開始,氨燃料從jun用到民用,正在逐漸地市場化。而美國為了應對石油危機,研發(fā)成功氨燃料超音速飛機,俄羅斯也在近幾年研發(fā)氨燃料火箭發(fā)動機。而日本、韓國的不少汽車公司也研發(fā)推出氨燃料汽車。在不少發(fā)達國家的農(nóng)場都開始利用風能、太陽能,制取氨燃料、氨化肥。為什么要發(fā)展氨能源?環(huán)境友好、成本低廉、安全性高。從氨燃料的特點來說,氨的空燃比低,這說明在同樣的空氣進量下能提供更多的能量,可以作為高功率燃料。同時,氨燃燒的熱損失比遠低于汽油和氫氣,意味著高溫氮氣帶走的熱量損失也就較大程度上減少。同時氨燃燒后尾氣排放總量較少,也沒有二氧化碳的排放;But,氨能源的應用還是遭到了一些質(zhì)疑的。綠氨氨產(chǎn)能是指單位時間內(nèi)綠氨裝置制備氨氣的能力。
為適應此轉(zhuǎn)變過程,在氨燃料供應網(wǎng)點和充分發(fā)揮氨燃料優(yōu)點的氨燃料電池儲能電站、氨內(nèi)燃機車或氨燃料電池(車船)得到普及之前,氨、油氣(或其它碳氫類)雙燃料甚至多燃料機車以及氨電混動汽車可能成為人們的選擇。來自美國密歇根大學機械系一個研究組的較新報告表明,現(xiàn)有的汽車可相當簡易地改裝為氨、汽油雙燃料車而無需更換現(xiàn)有的引擎。雖然也有危險總比汽油安全:誠然,氨在特定條件下(如在密閉空間中大量釋放)可造成危及生命的事故。但儲運、操作中惡性事故發(fā)生率的統(tǒng)計數(shù)字表明,氨比汽油和液化天然氣都安全得多。人體自然產(chǎn)生并排泄氨,人類生來就和氨朝夕相處。人的嗅覺對氨有極高的靈敏度,可檢測只為危險水平5%以下的濃度。更何況,新技術(shù)的研發(fā)和實施,必能使氨燃料的運用更為安全可靠。因此,因氨有可能使人窒息而拒之不用,無異于因噎廢食。綠氨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要政策支持和技術(shù)創(chuàng)新的推動。四川綠氫制氨
綠氨裝置是指進行綠氨制備的設備系統(tǒng)。上海氫轉(zhuǎn)氨反應塔
國內(nèi)方面,隨著國內(nèi)雙碳政策體系的確立,2022 年 2 月四部委聯(lián)合印發(fā)的《高耗能行業(yè)重點領域節(jié)能降碳改造升級實施指南(2022 年版)》,國家能源局《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》,工信部《工業(yè)領域碳達峰實施方案》等涉及綠氨存儲和應用方面的政策出臺,2022 年我國綠氨的發(fā)展明顯加速。根據(jù)公開資料顯示,2022 年 3 月國家氫能中長期規(guī)劃發(fā)布以來,國內(nèi)綠氨規(guī)劃并落地的年產(chǎn)能已超過 156 萬噸,對應超 28 萬噸/年的綠氫需求。在全球綠色能源轉(zhuǎn)型的大背景下,綠氨和綠氫結(jié)伴而生,被認為實現(xiàn)綠色降碳的重要途徑,在未來可能會有一段時間的發(fā)展紅利。上海氫轉(zhuǎn)氨反應塔