以可再生氫為動力的全球經(jīng)濟的夢想越來越受到關注，除了一個關鍵的癥結(jié)所在。將氫氣從一個地方運到另一個地方會增加成本。能量損失也是一個問題。一種廉價、高效和可持續(xù)的運輸介質(zhì)將填補這一空白，而顯然綠色氨是最先出現(xiàn)的。

從這里到那里獲取氫氣

美國能源部也在關注氨，以提高氫儲存和運輸?shù)某杀拘省０钡幕瘜W式是 NH3。挑戰(zhàn)在于如何在需要時經(jīng)濟高效地裂解氫氣。

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，而不是單獨運輸氫氣。

能源部推測，新的氫運輸專用管道不會出現(xiàn)，至少在氫市場不斷擴大的早期不會出現(xiàn)。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，這是一個有先見之明的觀察。

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

“液氫罐車更便宜，但與液化相關的能源和成本損失相當大（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)中運輸，然后在其使用點提取。

“為了使承運人有效，他們需要滿足幾個標準。它們應該具有高有效能量（氫）密度（液體或固體）。相關的加氫-脫氫過程應該簡單且節(jié)能，”能源部解釋說。

雖然承認氨是一種有害物質(zhì)，但該機構(gòu)提倡將其用作氫載體。

“氨是唯一可以廉價生產(chǎn)、高效運輸并直接轉(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

當全球絕大部分氫氣供應來自天然氣和其他化石資源時，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，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)境氮氣，結(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)小型氫設施網(wǎng)絡提供了新的機會，旨在生產(chǎn)現(xiàn)場使用。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為成本過高而將其丟棄。現(xiàn)在，該機構(gòu)正在倡導分布式生產(chǎn)模式來幫助農(nóng)民。這個想法是在農(nóng)場部署風力渦輪機來運行電解系統(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，集中式電解設施很可能會繼續(xù)在新興的氫經(jīng)濟中發(fā)揮主導作用，而西門子是私營部門的利益相關者之一，押注于此。

該公司的 Siemens Energy 分公司正牽頭組建一個財團，在英國紐卡斯爾建造一座耗資 350 萬英鎊的氨裂解裝置。目的是在使用時以工業(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輸能力，以及現(xiàn)有供應鏈基礎設施的優(yōu)勢和綠色氫可持續(xù)生產(chǎn)綠色氨的優(yōu)勢。

西門子能源風險投資公司與 FFI（Fortescue metals Group 的綠色分支機構(gòu)）、綠色氫能公司 GeoPura 和國家創(chuàng)新機構(gòu) Innovate UK 也是該項目的合作伙伴。

“該系統(tǒng)將設計為使用 FFI 的金屬膜技術 (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 和澳大利亞國家科學機構(gòu)聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織 (CSIRO) 開發(fā)的 MMT 工藝是從氨裂解工藝中生產(chǎn)高純度氫氣的關鍵，”西門子補充道。“它有選擇地過濾氫氣，同時阻擋其他氣體，使其可以用作燃料并在重新加油時根據(jù)需要進行轉(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，綠色氨項目處于領先地位。GeoPura 已經(jīng)在部署其可運輸?shù)木G色氫燃料電池“氫動力裝置”，用于離網(wǎng)地點，包括Netflix/BBC Winterwatch系列的網(wǎng)站和雄心勃勃的 HS2 零碳鐵路項目。

如果一切按計劃進行，新的綠色氨裂解裝置將擴大規(guī)模并投入使用脫碳工業(yè)設施以及電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)電和熱能。

與此同時，西門子還設想了綠色氨項目中氫的一些移動應用。

流動性的角度又回到了 16 年前能源部的白皮書（這里又是那個鏈接）。該論文的副標題是“關于使用氨進行車載儲氫相關問題的研究”。 ” 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新的天然氣市場。

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的流行速度很慢，這打消了化石能源利益相關者在移動市場上輕松挑選的任何想法。如果燃料電池汽車成為主流，車隊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，美國能源部的 US DRIVE 合作伙伴似乎將更多注意力放在改進儲氫罐技術上。

在閃閃發(fā)光的綠色未來的某個時刻，綠色氨可能還必須與液態(tài)有機氫載體、碳基氫“海綿”和其他高科技存儲材料競爭，用于車輛車載儲能。

航運業(yè)是一個完全不同的故事，因為馬士基和其他領先的船隊所有者開始將綠色氨燃料歸零以減少海上排放。