氨氢2.0时代已来临（氨氢能源技术）

■ 左宗鑫

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《Autonomy 2.0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。

众所周知，氢能源拥有诸多优点，但难以储存和运输，成本高昂。氢是元素周期表上最轻的元素，很容易泄露，对储存容器要求高，并且氢气非常活泼，与空气混合后很容易发生燃烧和爆炸。如果远距离运输氢，需要将其液化，在常压状态下，需要将其温度降低到-235摄氏度以下，能耗较高。如果以管道运输，则需要克服纯氢以及掺氢的气体给管道带来的安全隐患，攻克氢气管道的材料难题。

在氢能源高昂的成本下，氨气走入人们视野，氨由一个氮原子和三个氢原子组成，是天然的储氢介质；常压状态下，温度降低到-33摄氏度，就能够液化，便于安全运输。目前全球八成以上的氨用于生产化肥，并且氨有完备的贸易和运输体系。理论上，可以用可再生能源生产氢，再将氢转换为氨，运输到目的地。

在此理论基础的支撑下，原本将氢能作为“王牌”的日本政府，正引入氨能，希望将发电厂和船舶的燃料替换成氨，凭借燃烧技术突破，以更低的成本实现碳中和。2021年10月，日本政府发布第六版能源战略计划，首次引入氨能，其中提出，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%。

此外，在韩国产业通商资源部12月7日主持召开的第二次氢气和氨气发电推进会议上，韩政府宣布将2022年作为氢气氨气发电元年，并制定发展计划和路线图，力求打造全球第一大氢气和氨气发电国。会议宣布，政府明年共将投入400亿韩元用于有关设备基础设施建设，并于2023年前制定“氢气和氨气发电指南”，推广有关技术在LNG发电站使用。

据国际能源署预计，2040年，全球“绿氢和蓝氢”需求将达7500万吨。发展氢能产业是实施“双碳”战略的重要抓手，然而氢气储运难和安全性差等问题制约了其产业化发展。研究发现，氨作为高效储氢介质，具有高能量密度、易液化储运、安全性高和无碳排放等优势。

一项颠覆性关键技术的突破，迎来了国内首家“氨-氢”绿色能源重大产业创新平台的启动建设。12月10日，福州大学举行了绿色能源重大产业项目战略合作签约仪式，该校江莉龙研发团队率先实现了新型的低温“氨分解制氢”催化剂的产业化，探索了以氨为氢能载体的颠覆传统高压储氢方式，为发展“氨-氢”绿色能源产业奠定了坚实的基础。

作为我国氨工业催化领域唯一的国家级创新平台，2018年，福州大学化肥催化剂国家工程研究中心与北京三聚环保公司等开发出世界首套以煤为原料的低碳安全高效“铁钌接力催化”合成氨成套新技术，实现在年产20万吨合成氨装置上工业应用，打破了国外近30年的技术垄断。

在此基础上，该中心进行“氨-氢”绿色能源重大技术攻关，创制出使氨高效分解的新型低温催化剂，使传统高温“氨分解制氢”的温度大幅下降，并设计开发出氨低温制氢加氢站装置和新型“氨-氢”燃料电池动力系统，攻克了“氨-氢”能源循环的关键技术瓶颈，有望发展一条契合我国能源结构特点的“清洁高效合成氨—安全低成本储运氨—无碳产氢用氢”的全链条特色氢能经济路线，为国家“双碳”目标的实现提供一条崭新的解决方案。

此外，李骏指出，目前氢能源汽车存在明显的长尾效应。人类所使用的无碳燃料不仅有氢，还有其他燃料。氨氢融合一体化的新能源汽车可能将会是绝佳解决方案。全球氨能源非常丰富，特别是，我国是全球氨生产大国，全世界每年生产大概2亿吨左右，我国的产能大约占到全球的四分之一。

而担任过国际氢能协会副主席的清华大学核能与新能源技术研究院教授毛宗强也在近期的一次采访中看好氢氨一体化的发展，他说，因氨转换氢气成本低廉、氨气供应充足等优势，液氨或将成为媲美液氢的新兴储运方式。多样化的绿色能源使用对“双碳”目标的实现至关重要。在氢能战略大前提下，整个氢能行业要利用氢能在交通领域的优势，对包括氨在内的氢基化合物提供更多的测试机会，得出科学的结论，进行大面积推广，为实现“碳达峰”“碳中和”寻找多样的路径与技术。

编辑：胡娜