以可再生氫為動(dòng)力的全球經(jīng)濟(jì)的夢(mèng)想越來越受到關(guān)注，除了一個(gè)關(guān)鍵的癥結(jié)所在。將氫氣從一個(gè)地方運(yùn)到另一個(gè)地方會(huì)增加成本。能量損失也是一個(gè)問題。一種廉價(jià)、高效和可持續(xù)的運(yùn)輸介質(zhì)將填補(bǔ)這一空白，而顯然綠色氨是最先出現(xiàn)的。

從這里到那里獲取氫氣

美國(guó)能源部也在關(guān)注氨，以提高氫儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)某杀拘省０钡幕瘜W(xué)式是 NH3。挑戰(zhàn)在于如何在需要時(shí)經(jīng)濟(jì)高效地裂解氫氣。

2006 年，能源部發(fā)布了一份白皮書，其中解釋了為什么值得研究氨，而不是單獨(dú)運(yùn)輸氫氣。

能源部推測(cè)，新的氫運(yùn)輸專用管道不會(huì)出現(xiàn)，至少在氫市場(chǎng)不斷擴(kuò)大的早期不會(huì)出現(xiàn)。考慮到近年來對(duì) Keystone XL 石油管道和其他化石能源管道的反對(duì)，這是一個(gè)有先見之明的觀察。

該機(jī)構(gòu)還指出，可以使用卡車和鐵路替代方案，但價(jià)格相對(duì)昂貴。他們對(duì)液化氫得出了相同的結(jié)論。

“液氫罐車更便宜，但與液化相關(guān)的能源和成本損失相當(dāng)大（目前需要超過 30% 的氫能量含量才能液化），”能源部觀察到。

氨連接

為了克服這些障礙，能源部贊成載體方法，其中氫作為元素在另一種介質(zhì)中運(yùn)輸，然后在其使用點(diǎn)提取。

“為了使承運(yùn)人有效，他們需要滿足幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。它們應(yīng)該具有高有效能量（氫）密度（液體或固體）。相關(guān)的加氫-脫氫過程應(yīng)該簡(jiǎn)單且節(jié)能，”能源部解釋說。

雖然承認(rèn)氨是一種有害物質(zhì)，但該機(jī)構(gòu)提倡將其用作氫載體。

“氨是唯一可以廉價(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)品的材料之一，”他們總結(jié)道。

從綠色氫到綠色氨

當(dāng)全球絕大部分氫氣供應(yīng)來自天然氣和其他化石資源時(shí)，氨作為載體的方法并沒有什么特別環(huán)保的地方。然而，劇本近年來發(fā)生了翻天覆地的變化。更可持續(xù)的氫資源正在涌入全球經(jīng)濟(jì)，主要來自電解系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用可再生能源從水中提取綠色氫。從空氣中添加環(huán)境氮?dú)猓Y(jié)果是一種更可持續(xù)的氨生產(chǎn)方式。

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(huì)，旨在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用。能源部在 2006 年研究了這條途徑，并在化石來源的氫情景下認(rèn)為成本過高而將其丟棄。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(chǎng)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(chǎng)生產(chǎn)自己的氫燃料和氨肥。

綠氨作為氫載體

無論低成本、分散式可再生能源的可用性如何，集中式電解設(shè)施很可能會(huì)繼續(xù)在新興的氫經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮主導(dǎo)作用，而西門子是私營(yíng)部門的利益相關(guān)者之一，押注于此。

該公司的 Siemens Energy 分公司正牽頭組建一個(gè)財(cái)團(tuán)，在英國(guó)紐卡斯?fàn)柦ㄔ煲蛔馁Y 350 萬英鎊的氨裂解裝置。目的是在使用時(shí)以工業(yè)規(guī)模從氨中生產(chǎn)綠色氫。

西門子引用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(shì)和綠色氫可持續(xù)生產(chǎn)綠色氨的優(yōu)勢(shì)。

西門子能源風(fēng)險(xiǎn)投資公司與 FFI（Fortescue metals Group 的綠色分支機(jī)構(gòu)）、綠色氫能公司 GeoPura 和國(guó)家創(chuàng)新機(jī)構(gòu) Innovate UK 也是該項(xiàng)目的合作伙伴。

“該系統(tǒng)將設(shè)計(jì)為使用 FFI 的金屬膜技術(shù) (MMT) 純化工藝來提供適合 PEM 燃料電池使用的高純度氫氣，”西門子解釋說。

“由 FFI 和澳大利亞國(guó)家科學(xué)機(jī)構(gòu)聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織 (CSIRO) 開發(fā)的 MMT 工藝是從氨裂解工藝中生產(chǎn)高純度氫氣的關(guān)鍵，”西門子補(bǔ)充道。“它有選擇地過濾氫氣，同時(shí)阻擋其他氣體，使其可以用作燃料并在重新加油時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

氫能汽車的回歸

在為離網(wǎng)使用提供可持續(xù)氫氣方面，綠色氨項(xiàng)目處于領(lǐng)先地位。GeoPura 已經(jīng)在部署其可運(yùn)輸?shù)木G色氫燃料電池“氫動(dòng)力裝置”，用于離網(wǎng)地點(diǎn)，包括Netflix/BBC Winterwatch系列的網(wǎng)站和雄心勃勃的 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擴(kuò)大規(guī)模并投入使用脫碳工業(yè)設(shè)施以及電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)電和熱能。

與此同時(shí)，西門子還設(shè)想了綠色氨項(xiàng)目中氫的一些移動(dòng)應(yīng)用。

流動(dòng)性的角度又回到了 16 年前能源部的白皮書（這里又是那個(gè)鏈接）。該論文的副標(biāo)題是“關(guān)于使用氨進(jìn)行車載儲(chǔ)氫相關(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，他們與能源部合作制作了這篇論文。

BP America、雪佛龍公司、康菲石油公司、埃克森美孚公司和殼牌氫能公司也加入了進(jìn)來，他們發(fā)現(xiàn)了氫燃料電池汽車的潛力，可以為他們提供一個(gè)新的天然氣市場(chǎng)。

在過去的 16 年里，情況肯定發(fā)生了變化。氫燃料電池汽車在美國(guó)的流行速度很慢，這打消了化石能源利益相關(guān)者在移動(dòng)市場(chǎng)上輕松挑選的任何想法。如果燃料電池汽車成為主流，車隊(duì)所有者很可能更愿意使用綠色氫燃料，而不是化石燃料氫燃料。

至于綠色氨作為燃料電池汽車的車載氫載體，似乎已被擱置。截至去年，美國(guó)能源部的 US DRIVE 合作伙伴似乎將更多注意力放在改進(jìn)儲(chǔ)氫罐技術(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(chǔ)材料競(jìng)爭(zhēng)，用于車輛車載儲(chǔ)能。

航運(yùn)業(yè)是一個(gè)完全不同的故事，因?yàn)轳R士基和其他領(lǐng)先的船隊(duì)所有者開始將綠色氨燃料歸零以減少海上排放。