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氢能崛起之下，作为零碳燃料和氢能载体，氨在构建“氢能社会"方面有望发挥重要作用，氢氨一体化融合发展迅速。

目前以国家能源集团、国家电投、中石化、西南化工、玉柴集团、惠生工程、远景科技等为代表的企业已经参与到氢氨一体化发展进程中。

从实现氢氨一体化发展的具体路径来看，主要包括氢制氨，氨制氢、储氢，氢氨燃料等。
 

>>绿氢制绿氨

氨作为重要的化工产品，在社会经济发展中占据着举足轻重的地位。在我国，约有80%以上的氨用于生产氮肥和其他复合肥料，例如尿素、硫酸铵等。目前中国合成氨工业每年的氢气需求规模大约在900万吨左右。
 

但传统合成氨的生产往往伴随着大量的二氧化碳排放，而使用可再生能源水电解生产的绿色氢气作为原料气参与合成氨反应，是降低合成氨工业碳排放的途径之一。将绿氢应用于合成氨的生产，可以避免水煤气变换反应的发生，在制氢端实现零碳排放。

因此，以绿氢制绿氨的氢氨一体化发展也是现阶段企业布局的重要方向。
 

备注：根据公开信息整理，存在遗漏可能

>>氨制氢

氨催化裂化以产生氢气，随着电催化技术的成熟，在温和条件下，通过电催化分解含氢介质的制氢路线或将具备规模化开发清洁能源的潜力。该路线未来可能主要用于加氢站，即加氢站通过氨在线裂解制氢。
 

据相关研究，利用液氨作原料制取氢气，生产消耗能源仅是电解水制氢的三分之一。尽管氨具有一定毒性，但在安全浓度水平（25 cm³NH?/m³空气）之下，即可检测到氨的气味。氨的燃爆范围相对较窄（16%~25%），远小于H?的燃爆范围（4%~75%），因此泄漏后几乎不存在可燃风险。

基于氨裂解制氢的氢氨融合发展也已经迎来中石化、西南化工等能源企业的支持。去年6月，西南化工与惠生工程已达成合作，双方将推进在变压吸附分离、二氧化碳捕集、氨分解制氢等技术领域的紧密合作。
 

4月14日，中国石化销售股份有限公司与福州大学达成战略合作，双方将共同推进“氨-氢"能源技术国家科技示范项目，并在“氨-氢"能源技术联合研发，将共同在福州建设一座氨制氢加氢一体化示范站。
 

>>氨储运氢

目前氢储运技术尚未解决能效性、安全性等问题，而且广泛采用的高压气氢运输存在储氢密度低、压缩能耗高等问题，无法大规模远距离运输。
 

而氨非常适合用于H?载体，具有易液化（-33℃）、高储氢密度(17.6%，质量分数)、运输便利、无碳等优点，被认为是合适的储氢介质之一。同时氨的液化温度只有-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。
 

从成本上看，由于氨的储运体系成熟，储罐成本相较于氢低很多。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。
 

从实际发展来看，以氨为载体的氢能储运方式具备可行性，但利用常温、常压的甲醇重整制氢或是直接利用液氢等方式也有较大的市场竞争力，且将氨分解制氢的大容量设备、纯化技术以及终端产品等产业链各环节进行集成，氨储运氢能否成为氢能产业的一环，需要经过一定的实践检验。
 

>>氢氨燃料

以氢氨作为燃料的终端应用也发展出了氢氨发动机、燃料电池等路线。

氢氨发动机方面，当前内燃机低碳化、零碳化势在必行。氢和氨都是未来的碳中和燃料，采用“氨氢融合"有利于应对单一氢能利用在运输、存储、车载、安全、成本等方面的技术挑战，是目前大型发电、船舶的研究热点方向之一。
 

目前玉柴已经完成了氢氨发动机YCK16H的研发工作，已于6月30日在广西玉林成功点火。该发动机采用了自主开发的智能控制系统和高效空气管理系统，可以实现当量比燃烧和稀薄燃烧两种模式，能够根据不同燃料调整喷射燃料压力和进气量，高效发挥不同燃料的作用；可广泛用于49T牵引车等重型商用车和分布式能源等场景。
 

针对上述氢氨发动机应用的NOx排放问题，也有学者提出解决方案：可直接使用燃料氨进行选择性催化还原。针对缸内燃烧和排气后处理全过程开展氨燃烧化学反应动力学和催化反应动力学研究，通过探测NH?燃烧和排放过程中间产物的组分和浓度随时间的演化，发展发动机氨燃烧化学反应动力学机理，研发适用于低温条件的高效SCR/ASC催化转化装置，结合实时、高效的控制策略，实现NOx和NH?的近零无污染排放。
 

另一种途径是直接利用氨燃料在SOFC内部实现高温裂解产生氢气。SOFC的高运行温度（550~900°C）可能仅适用于无需频繁开关的连续固定应用，可广泛应用于重型载具，例如用于航空、航运、卡车运输等。
 

该路线目前处于研发阶段，目前需要解决氨催化分解为氢气的SOFC阳极材料在连续运行过程中应该具备稳定、耐用和耐高温特性等问题。
 

因此，从上诉氢氨融合发展来看，无论是在制取、储运及终端应用方面都具备可行性，国内各大企业已经参与到氢氨一体化融合发展的各环节中。
 

“氢氨融合是国际清洁能源的前瞻性、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。"业内人士表示。

文章来源：高工氢电

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