由可再生氫氣驅(qū)動(dòng)的全球經(jīng)濟(jì)的夢想正變得更加清晰，除了一個(gè)關(guān)鍵的癥結(jié)。把氫從一個(gè)地方運(yùn)到另一個(gè)地方會增加成本。能量損失也是一個(gè)問題。一種廉價(jià)、高效、可持續(xù)的運(yùn)輸介質(zhì)將填補(bǔ)這一空白，顯然，綠色氨是首當(dāng)其沖的選擇。

　　氫氣的運(yùn)輸

　　美國能源部(US Department of Energy)也在關(guān)注用氨來提高氫氣儲存和運(yùn)輸?shù)某杀拘省０钡幕瘜W(xué)式是NH3。現(xiàn)在的挑戰(zhàn)是如何在需要?dú)錃獾臅r(shí)候經(jīng)濟(jì)有效地裂解氫氣。

　　2006年，能源部發(fā)表了一份白皮書，其中解釋了為什么氨值得開發(fā)，而不僅僅是運(yùn)輸氫氣。

　　能源部推測，為氫氣運(yùn)輸專門建造新的管道是不可能的，至少在氫氣市場擴(kuò)張的早期是不可能的。考慮到近年來對Keystone XL石油管道和其他化石能源管道的反對，這是一個(gè)有先見之明的觀察。

　　該機(jī)構(gòu)還指出，卡車和鐵路也有替代方案，但相對昂貴。他們對液化氫也得出了同樣的結(jié)論。

　　“液氫運(yùn)輸船更便宜，但與液化相關(guān)的能源和成本損失相當(dāng)大(目前需要將氫氣中30%的能量用于液化)，”能源部發(fā)現(xiàn)。

　　氨連接

　　為了克服這些障礙，能源部傾向于采用載體的方法，將氫作為元素儲存到另一種介質(zhì)中，然后在其使用點(diǎn)提取。

　　“對于有效的載體來說，它們需要滿足幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。它們應(yīng)具有較高的有效能量(氫)密度(液體或固體)。相關(guān)的加氫-脫氫過程應(yīng)該是簡單和節(jié)能的。”

　　雖然承認(rèn)氨是一種危險(xiǎn)物質(zhì)，但該機(jī)構(gòu)主張將氨用作氫的載體。

　　他們總結(jié)說：“氨是唯一一種可以廉價(jià)生產(chǎn)、高效運(yùn)輸并直接轉(zhuǎn)化為氫氣和無污染副產(chǎn)品的物質(zhì)。”

　　從綠色氫到綠色氨

　　在全球絕大多數(shù)氫氣供應(yīng)來自天然氣和其他化石資源的情況下，以氨為載體的方法并沒有什么特別綠色的地方。然而，近年來，劇本發(fā)生了逆轉(zhuǎn)。更多可持續(xù)的氫資源正在涌入全球經(jīng)濟(jì)，主要是通過電解系統(tǒng)以可再生電力提取綠色氫。從空氣中加入環(huán)境氮，結(jié)果是一種更可持續(xù)的生產(chǎn)氨的方法。

　　有趣的是，電解成本的下降為開發(fā)小型氫設(shè)施網(wǎng)絡(luò)提供了新的機(jī)會，旨在生產(chǎn)現(xiàn)場使用的氫設(shè)施。美國能源部早在2006年考慮了這一途徑，并放棄了它，因?yàn)樵诨瘉碓礆錃獾那闆r下，成本太高。現(xiàn)在，該機(jī)構(gòu)正在倡導(dǎo)分布式生產(chǎn)模式來幫助農(nóng)民。這個(gè)想法是在農(nóng)場部署風(fēng)力渦輪機(jī)來運(yùn)行電解系統(tǒng)，讓農(nóng)民能夠在現(xiàn)場生產(chǎn)自己的氫燃料和氨肥。

　　綠色氨作為氫氣的載體

　　不管低成本、分散的可再生能源的可用性如何，集中式電解設(shè)施極有可能繼續(xù)在新興的氫氣經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮主導(dǎo)作用，西門子是利益相關(guān)者之一。

　　該公司的西門子能源分公司正牽頭一個(gè)聯(lián)盟，在英國紐卡斯?fàn)柦ㄔ煲粋€(gè)350萬英鎊的氨裂解裝置。其目標(biāo)是在氨的使用點(diǎn)，以工業(yè)規(guī)模從氨中生產(chǎn)綠色氫。

　　西門子提到了氨的高能量密度和運(yùn)輸能力，以及現(xiàn)有供應(yīng)鏈基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)勢，以及從綠色氫氣可持續(xù)生產(chǎn)綠色氨。

　　西門子能源風(fēng)險(xiǎn)投資公司也是該項(xiàng)目的合作伙伴，還有FFI (Fortescue Metals Group的綠色分支)、綠色氫氣公司GeoPura和英國國家創(chuàng)新機(jī)構(gòu)Innovate UK也參與其中。

　　西門子解釋說：“該系統(tǒng)將使用FFI的金屬膜技術(shù)(MMT)凈化工藝，提供高純氫氣，適合PEM燃料電池使用。”

　　西門子補(bǔ)充說：“由FFI和澳大利亞國家科學(xué)機(jī)構(gòu)聯(lián)邦科學(xué)和工業(yè)研究組織(CSIRO)開發(fā)的MMT工藝是從氨裂解工藝生產(chǎn)高純氫氣的關(guān)鍵。它有選擇地過濾氫氣，同時(shí)阻擋其他氣體，允許氫氣作為燃料使用，并在補(bǔ)充燃料時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。”

　　氫能汽車的回歸

　　在為離網(wǎng)使用提供可持續(xù)的氫氣方面，綠色氨項(xiàng)目是一個(gè)領(lǐng)先的開始。GeoPura已經(jīng)將其可運(yùn)輸?shù)木G色氫燃料電池“氫動(dòng)力單元”部署到離網(wǎng)地點(diǎn)，包括Netflix/BBC Winterwatch系列的場地和雄心勃勃的HS2零碳鐵路項(xiàng)目。

　　如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，新的綠色氨裂解裝置將規(guī)模化，并用于脫碳工業(yè)設(shè)施以及電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)電和供熱。

　　與此同時(shí)，西門子還設(shè)想將綠色氨項(xiàng)目中的氫氣應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備。

　　流動(dòng)性的角度又回到了16年前美國能源部發(fā)布的白皮書上。這篇論文的副標(biāo)題是“車載貯氫用氨相關(guān)問題的研究”。戴姆勒-克萊斯勒公司、福特汽車公司和通用汽車公司是汽車燃料電池的利益相關(guān)者，他們與能源部合作撰寫了這篇論文。

　　BP美國公司、雪佛龍公司、康菲石油公司、埃克森美孚公司和殼牌氫燃料公司也加入了進(jìn)來，他們發(fā)現(xiàn)氫燃料電池汽車的潛力，為他們提供了一個(gè)從天然氣中提取氫氣的新市場。

　　在過去的16年里，情況確實(shí)發(fā)生了變化。氫燃料電池汽車在美國流行得很慢，打消了化石能源利益相關(guān)者在移動(dòng)市場上輕松獲利的想法。如果燃料電池汽車成為主流，車主很可能更喜歡使用綠色氫燃料，而不是化石氫燃料。

　　至于將綠色氨作為燃料電池汽車的車載氫氣載體，似乎已經(jīng)被擱置一旁。截至去年，美國能源部的DRIVE合作伙伴似乎把更多的注意力放在了改進(jìn)氫能儲罐技術(shù)上。

　　在閃閃發(fā)光的綠色未來的某個(gè)時(shí)刻，綠色氨可能還必須與液態(tài)有機(jī)氫載體、碳基氫“海綿”和其他高科技存儲材料競爭，用于汽車車載能源存儲。

　　隨著馬士基和其他主要船隊(duì)的所有者開始專注于綠色氨燃料，以減少海上運(yùn)輸排放的碳，航運(yùn)業(yè)的情況可能就完全不同了。

　　（原文來自：清潔技術(shù) 全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合）