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氨能源进入“战场” 有望成为氢能2.0

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2022-02-28
来源:能源发展网

氨能源是一种以氨为基础的新能源,旨在用无碳化合物代替化石燃料来减少排放,是一种清洁能源。氨的特点在于其可完全由可再生能源(如水、电、空气)生产,在内燃机燃烧的氨,没有硫氧化物、二氧化碳、颗粒物的排放,氮氧化物也能通过广泛应用于柴油发动机尾气处理的SCR系统减排或移除。可以说氨是一种低碳、无污染、环境友好型能源。不仅如此,价格相对低廉,低空燃比,安全性高也是氨的特点。

根据2021年发布的《世界能源展望》,自前工业化时代以来,全球气温上升了1.1摄氏度,地球达到了一万一千多年来的气温峰值。按照这个速度,到2030年,全球气温升幅将超过1.5摄氏度,并在2100年达到2.6摄氏度,其后果不堪设想。化石燃料燃烧所产生的二氧化碳所占比重最大,是最主要的人为温室气体,如不尽快采取实质行动,大气中二氧化碳浓度将会超过450ppm的警戒值,到21世纪末全球温升将超过4摄氏度,对人类生存将构成重大威胁。同时随着人口增长和城镇化、工业化的快速发展,全球化石能源资源有限,开发成本不断增大,保障全球能源供应面临巨大压力。而我国国情多煤少油,煤炭发电占比居高不下,石油依存度不断上升,加快发展清洁能源成必然趋势。

如果真要寻求一艘“诺亚方舟”去承载“零碳社会”的千年梦想,神奇的“氨”就是这样的一种奇妙物质。氨是除氢以外最宜生产的可再生燃料,具有极其重要的战略资源价值。氨可由水中的氢和空气中的氮合成,并在氨燃料电池或氨内燃机或氧化燃烧时还原为水和空气。在目前普遍采用的工业化合成氨生产中,所需的氮可自空气中直接获得。而氢的来源则为天然气、煤炭、石油、生物质及水。随着未来天然气的供不应求,氢的来源势必渐以煤、生物质和水为主,并最终依赖生物质与水。制氨所需的能源也势必从目前的化石能源(包括石油、天然气、煤炭等)及物理能(包括光、水力、风力、温差、核变等)最终走向只依赖物理能(特别是自然能),必然走向风光核分布式制氨的光辉道路。

在2021中国汽车工程学会年会上,中国汽车工程学会理事长、中国工程院院士、清华大学教授李骏发表了题为《Autonomy2.0与Ammonia=Hydrogen2.0》的主旨报告。他认为,全球已进入“氨=氢2.0”时代,氢能产业要准备向氨方向发展。李俊院士指出,氢动力重型商用车面临的挑战包括热管理、氢负荷、加氢时间、换氢站间距、加氢标准、氢成本等。那么,如何解决这些挑战,李俊院士表示,目前无碳燃料有氢和氨两种,将氢和氨融入新能源汽车可能是未来的一个重要方向。

使用氨气代替氢气作为燃料汽车的能量来源,一方面,氨基钠可以将氢气和氮气轻松地分离,成本很低,另一方面,氨气的储存运输更便利,氨不需要冷却到极端温度就可以液化,在常温下加压即可使其液化,所以运输和储存都更方便,不像氢气那样液化的难度更大。而且比液态氢具有更高的能量密度,液态氨的热值高达3195.0-3862.3千卡/立方米,看起来,它代替氢气是可行的。数据显示,全球合成氨年产量2亿吨,我国合成氨年产量5000-6000万吨,占全球产量的25-30%。全球氨联盟预测“氨是未来绿色能源的赢家”,是真正的零碳燃料,能量密度高,易液化,储运方便,基础设施完善。

来源:新材料情报NMT

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