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2021年12月10日，紫金礦業與福州大學、北京三聚環保公司在福州大學舉行綠色能源重大產業戰略合作項目簽約儀式。根據協議，三方將本著合作共贏的理念，聚焦我國發展氫能產業存在的“卡脖子”難題。此次合作的技術攻關主要依托福州大學化肥催化劑國家工程研究中心，團隊堅持從事氨的高效合成及高值化利用研究，開發出世界首套安全高效低能耗合成氨成套技術，實現在年產20萬噸合成氨裝置上工業應用，打破了國外近30年的技術壟斷，創制出新型低溫催化劑，突破了“氨-氫”能源循環的關鍵技術瓶頸，為發展“氨-氫”特色能源產業奠定了堅實基礎。

 

“雙碳”達標目前是推動能源技術革命的最大驅動力。氫能是實現“雙碳”達標的重要技術途徑，它的來源豐富，可以利用光伏、風電通過電解水制氫。氫既可以通過燃料電池來發電，也是一種高溫燃料，所以它是具有高熱值、高能量轉化性、無毒性的、可再生、可持續的理想清潔能源。

 

當前，氫能面臨著成本和儲運等諸多難題，有不少研究人員開始考慮應用氨能源來解決上述問題的辦法。2月18日，院士程一兵在談國際上氫氨融合顛覆性產業化技術發展就提道：“氨作為一種新能源進行研究，主要是基于兩個考量：一是作為儲氫介質，同時它還是一個零碳燃料。”

 

 

氨能源是一種以氨為基礎的新能源，旨在用無碳化合物代替化石燃料來減少排放，是一種清潔能源。氨的特點在于其可完全由可再生能源（如水、電、空氣）生產，在內燃機燃燒的氨，沒有硫氧化物、二氧化碳、顆粒物的排放， 氮氧化物也能通過廣泛應用于柴油發動機尾氣處理的SCR系統減排或移除。可以說氨是一種低碳、無污染、環境友好型能源。不僅如此，價格相對低廉，低空燃比，安全性高也是氨的特點。

 

 

第一，氨新能源可以作為氫能載體。眾所周知，1個氨含有3個氫和1個氮，它很容易液化，只要-33℃就可以液化，或者在常溫下10個大氣壓就可液化；氨的點火溫度比氫高很多，相對氫氣要更安全，方便運載。同時氨的裂解也是非常成熟的技術，加溫后變成氮氣和氫氣。

 

第二，氨能源可以作為作為零碳燃料。氨本身是一種零碳化合物，同時它的能量密度很高，是液氫的1.5倍，它和氧的燃燒反應產物是水和氮氣。氫和氮的獲得成本低，可以說，氨是除氫以外最宜生產的可再生燃料。另外，氨在消除內燃機氧化氮類（NOx）“光霧氣體”的排放中所起的關鍵作用，也是難以替代的。

 

不過，氨能源也不是一點挑戰都沒有，氨不容易燃燒，這對安全儲運是一個優點，但是，氨的熱值比其他的天然氣、氫都要低，點火比較困難，燃燒速度遠遠低于氫，因此氨不太容易點燃和實現穩定燃燒，對于氨燃料來說，如何讓它穩定地燒起來就是一個技術挑戰。

 

近日，上海長三角氫能科技研究院張焰峰院長在“雙碳背景下的氫能產業”主題演講中提出，未來可再生能源的發展趨勢將超過化石化工能源，大力發展清潔能源是降低能源領域碳排放的首要和關鍵途徑，在各種清潔能源中，氫能具有清潔、低碳、高熱值、高轉化率以及來源廣、轉換靈活等等優勢，且相較于生物質、CCUS等技術路徑，它的開發潛力更大、技術迭代更強、產業更加完善，預計將成為本世紀最具前景的二次能源。而說到氫氣，富含氫的原材料也不能忽視，目前，比較熱的有甲醇、也有氨。

 

據介紹，目前談論發展氫能經濟都認為氫能的儲存和運輸是一個瓶頸，氨的能量密度分別是壓縮氫的3倍和液化氫的1.5倍，且氨的合成、儲存和運輸是一個成熟的行業。所以，氨可以成為氫能首選的運輸載體，可以應用在船舶、鍋爐上，還可以利用燃料電池發電。

 

根據預測，到2025年全球氨市場的規模高達1250億美元，日本、澳大利亞、荷蘭、沙特和英國都制定了使用綠氨來儲存或出口的國家計劃，這樣也能夠有效的減少氨生產行業的碳排放。在未來，氫-氨經濟會是氫經濟里邊非常熱的一個細分領域。

 

 

目前氨能在全球的發展當中，其他國家、企業已有布局。

 

2020年7月，沙特NEOM與Air Products、ACWA Power簽署協議表示將建設價值50億美金的氫制氨工廠。該項目計劃于2025年投入使用，Air Products將作為綠色氨的獨家來源。該項目將整合來自太陽能、風能和存儲的超過4GW的可再生能源；thyssenkrupp技術電解生產650t /天的氫氣；利用Air Products的技術進行空氣分離生產氮氣以及使用Haldor Topsoe技術每年生產120萬噸的綠色氨。

 

2020年12月，丹麥宣布將建造全球首個商業規模綠色氨工廠，計劃于2022年投產，每年將從可再生能源中生產5000噸以上的綠色氨，用于農業和工業應用。

 

2021年10月，日本政府公布了第六版能源戰略計劃，第一次把氫能和氨能的燃燒納入國家能源戰略計劃中，第一次明確提出優先推廣氫、氨混燒的發電技術。提出到2030年利用氫能和氨能產出的電能站日本能源消耗的1%。

 

2021年10月，國際可再生能源署（IRENA）發布報告稱，氨在海運領域將成為清潔燃料的主力軍。

 

2021年11月，韓國政府的工商能源部公布了氨能和氫能的高溫燃燒計劃。他們成立了一個氫氨發電示范促進領導小組，目標就是推動氫、氨與天然氣、煤混合燃燒發電，并且宣布將2022年作為氫氣氨氣發電元年，力求打造全球第一大氫氣和氨氣發電國。

 

目前，澳大利亞利用自身光伏和天然氣資源豐富的優勢，將電解水制取的“綠氫”和天然氣制取的“藍氫”液化成氨，運輸到日本、韓國等主要需求地。

 

 

而國內，當前也已有地方政府、科研單位以及企業已經開展了氫氨方面的規劃布局。

 

2021年12月10日上午，福州大學、北京三聚環保新材料股份有限公司、紫金礦業集團股份有限公司在四川成都就綠色能源重大產業項目戰略合作簽約，三方將成立合資公司，創建國內首家“氨-氫能源重大產業創新平臺”，圍繞“氨-氫”綠色能源重大技術開展深度合作，加快推動科技成果轉化。

 

2021年12月15日，吉林電力股份有限公司召開大安化工園區千萬千瓦新能源制氫基地專題推進會，提出將以“風光制氫合成氨一體化項目”為抓手，建設大安化工園區千萬千瓦新能源制氫基地。吉電股份表示為加快推動“風光制氫合成氨一體化項目”建設，需要與地方政府緊密合作，積極協調落實新能源指標事宜，根據電源結構形式，搭建靈活、穩定的電源結構；同時積極推廣自主研發設備，加大PEM制氫技術應用，充分發揮PEM制氫靈活性特點，促進氫、氨生產耦合聯動；

 

2022年1月4日，寧夏回族自治區工業和信息化廳發布關于同意成立“寧夏氨氫產業聯盟”的批復。

 

2022年2月3日，佛山仙湖實驗室院士新春座談會上，澳大利亞工程院院士、仙湖實驗室戰略科學家程一兵圍繞氨氫融合新能源顛覆性技術創新發言指出：氨既是氫能載體，也是零碳燃料，對實現“雙碳”目標將具有重要意義，他認為開發儲氨—氨裂解純化制氫—加氫的“一站式”加氫站新模式具有很好的應用前景。

 

2022年2月13日，由福大紫金開發的3千瓦級氨-氫燃料電池發電站正式交付中國鐵塔龍巖分公司。該發電站以氨為燃料的清潔無碳發電成套裝置，采用自主研發的新型低溫高效氨分解催化劑在線制氫，產生的氫氮混合氣直接供給氫燃料電池，實現氫的即產即用和安全高效發電，解決了氫氣的儲存運輸難題，具有零碳排放、高效率、高安全性、無噪音、在線檢測、智能控制、多能聯供等綜合優勢。

 

當前，針對綠氨問題，科學家正在探索更多的綠色制氨方案。例如固氮酶合成氨、光催化合成氨、電催化合成氨、等離子體法合成氨、循環工藝法合成氨以及超臨界合成氨等。其中固氮酶合成氨、光催化合成氨及電催化合成氨的關注度較高。

 

氨能作為一種清潔能源，未來會具有多種多樣的應用場景，而“氨-氫”能源是支撐氫能產業發展的重要載體，是新時代能源轉型升級的重要途徑，對我國實現“碳達峰和碳中和”目標具有重要意義。