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【转载】能够打破绿氢瓶颈,绿氨会成为下一个明星燃料吗?

发布时间:2023-04-30 阅读:528次 作者:sinocalci

“绿氨有望成为真正的可持续燃料,它是对绿氢很好的替代。”

4月21日,中国石油学会碳中和专业委员会成立大会暨首届学术研讨会在北京举办。会上,中国石油集团安全环保技术研究院(下称中石油安环院)副院长/教授级高工雍瑞生在发表《“双碳”目标下中国石油低碳发展战略思考》主题报告时作出上述表述。

氨是常见的一种化学肥料,也广泛应用于化工、制药、制冷和食品等多个工业领域。目前全球八成以上的氨用于生产化肥。

因此,更容易被液化储运、能量密度更高,且可作为航运业清洁燃料的氨受到关注。

根据主要原料氢气的碳足迹,合成氨可分为灰氨、蓝氨和绿氨。其中,绿氨是以可再生能源为动力进行电解水制氢,再与氮通过热催化或电催化等技术合成,即以绿氢制备绿氨。

雍瑞生在会上指出,中石油安环院认为氨能是具有战略价值的清洁能源,为实现能源结构快速调整、加快碳中和进程提供了一个新的解决方案。

“很多企业在水制氢上遇到了明显的瓶颈。氨作为化肥和燃料等角色,应该马上能登上主流能源的舞台。”雍瑞生称。

氢是一种蕴藏丰富、用途广泛、清洁的能源载体,被称为人类的“终极能源”。绿氢是由太阳能、风能等可再生能源制造的氢气,过程中几乎不产生碳排放。

2022年3月,国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年)》,明确了氢的能源属性,是未来中国能源体系的组成部分。规划要求,到2025年,中国可再生能源制氢量达到10-20万吨/年。

但目前绿氢在盈利性、配套基础设施建设和储存运输安全性等方面还存在着挑战。

氢是元素周期表上排号第一的元素,也是质量最轻的元素,氢气容易发生泄漏甚至爆炸,对储运设施要求较高。此外,氢气体积较大,长距离运输往往需要进行低温液化,能耗和能量损失大。

在此背景下,更容易被液化储运、能量密度更高,且可作为航运业清洁燃料的氨受到关注。

今年4月,中石油安环院雍瑞生、杨川箬等在《中国工程科学杂志》上发表名为《氨能应用现状与前景》的论文指出,据核算,100 km内液氨的储运成本为150元/吨,500 km内液氨的储运成本为350元/吨,仅为液氢储运成本的1.7%。

同时,相比于氢气,氨的爆炸极限范围更窄,沸点更高,发生火灾和爆炸的可能性更低。

根据中石油安环院论文,氨兼具有能源属性和储能属性,能应用于动力燃料、清洁电力和储氢载体等方面。

“从能源角度看,氨的完全燃烧产物只有氮气和水,既可替代部分煤炭为电力系统提供清洁燃料,也可替代部分化石能源为发动机提供清洁燃料。”论文总结称。

氨可经催化分解制取氢,可以作为储运氢的载体,实现氢的低成本运输,拓宽氢能产业应用场景。从“制‒储‒输‒用”全生命周期成本来看,绿氨的成本低于绿氢。

今年,中国石油大学副教授孙晖、教授孟祥海等也发表论文表示,由于中国的电解水制氢合成氨,不易受产能、配额、原料及资源的限制,将有望成为电解水制氢及利用最大的产业链。

《氨能应用现状与前景》论文指出,目前全球多个大型绿氢绿氨项目正在推进,预测到2030年,全球宣布的绿氨项目年生产能力为1500万吨(为当前氨市场的8%)。

2022年12月,毕马威发布《绿氨行业概览与展望》报告预计,到2030年,全球绿氨市场规模将达到54.8亿美元,以2021年3600万美元的规模为基准,年均复合增长率高达74.8%。

日本是国际上首个提出氨能概念的国家。在福岛核危机后,日本开始押注氢能发展以提供清洁能源。

2021年10月,日本在第六版能源战略计划中首次引入氨能,提出到2030年,利用氢和氨所生产出的电能将占日本能源消耗的1%。

日本经济产业省已制定计划,到2030年用氨与煤炭混烧,替代日本燃煤发电站20%的煤炭供应;到2050年,日本燃料结构中使用3000万吨可再生氨,减少传统发电厂和日本航运的排放。

4月21日,沙特阿美官微发布消息称,首批获认证的低碳氨由沙特阿拉伯运往日本,将用于混合燃料发电。

据雍瑞生在上述会上介绍,目前中国在建的绿氨项目约为180吨。

“现在有很多企业已进入到具体的实施阶段,”雍瑞生说,柔性合成氨技术也取得了一定的突破。

但氨要成为真正的可持续燃料,也有诸多瓶颈需要克服。例如,如何获得充足且低成本的绿氨供应,以及氨本身存在一定毒性和腐蚀性,使用过程中如何避免它对人体产生危害等。


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