3月15日,国家自然科学基金委员会交叉科学部拟设立“重型车辆氨氢融合零碳动力系统基础研究”专项项目, 项目旨在围绕氨氢融合燃料和热、电复合动力系统,探索相关化学反应动力学、流体动力学、热力学和系统动力学的协同机制,建立氨氢融合燃料复合动力系统的设计理论与方法,解决车用氨燃料点火难、燃烧慢及动态控制复杂等问题,为重型运载车辆氨氢融合燃料复合动力系统零碳排放技术创新与应用奠定基础。
氨能,离我们越来越近了。
一、 氨的优势
首先,氨(NH3)相对氢来说更容易运输和储存。氨比氢更不易燃,因此在这方面氨是一种更安全的燃料。此外,NH3的沸点为33.36℃,H2的沸点为-252.9℃,NH3更容易液化,所以氨储存和运输所需的能量更少。最重要的是,氨具有特殊的气味,为其潜在的致命泄露提供了早期预警,这是纯氢没有的特征。
第二,液氨是一种比液氢本身更有效且能量密度更高的氢载体。NH3是一个氮原子和三个氢原子结合在一起,与H2相比,一升液氨中的氢比一升液氢中的氢含量高,在相同体积的储存容器中可以输送更多的能量。
第三,NH3是世界上最重要的化学商品之一,也是生产最广泛的化学品之一。其包括装卸在内的运输法规和运输基础设施已经在全世界得到了广泛的布置。一般情况下,氨运输和储存在中等压力的储罐中,这意味着它可以快速应用到能源系统中需要它的特定部分。另外,氨有管道、铁路、驳船、船舶、公路拖车和仓库等多种运输方式和手段。因此,若扩大NH3的生产和分销,并不需要在基础设施建设上大量投资。
目前氢能的利用和商业化进程缓慢,运输氢气既困难又昂贵,但一个广泛的氨输送系统已经存在,与氨气相关的设施成本比氢气低。如果用绿氢生产氨,就不会产生二氧化碳排放,与此同时,将绿氨液化然后大规模运输可能是将来氢气储运的最佳方式之一。另外,氨燃烧的产物是水和氮,不会造成碳排放,氢能产业正在向氨方向发展。
但是如果直接将氨作为燃料,则需要克服氨不容易燃烧的缺陷。氨的燃烧速度低于氢,发热量也低于氢和天然气,将其点燃并实现持续稳定燃烧比较困难。
为了尽快实现碳中和的目标,各个国家政府也越来越重视氨能的发展。
二、全球主要国家氨能政策
1.日本大力发展氨燃烧
2021年底,日本公布了“绿色增长战略”行动计划,氨能被重点提及。2021年4月,日本政府计划:到2050年,氢气和氨气发电将占日本总能源产量的10%左右;2023年之前将突破燃煤火力发电厂混合氨燃烧技术;2025年可将氨含量为20%的燃料投入实际应用;2040年实现100%的氨燃烧火力发电技术的开发。
2021年10月,日本考虑在一年之内确定氨燃料发电的定价机制和合同条款等概念,预计相关企业将在2023年左右就开始投资建设新电厂。
2.欧洲加大绿氨生产
2021年11月24日,欧盟第四次氢能网络会议提到要不断增加绿氨的生产。
3.韩国氨燃烧发电提上日程
2021年12月7日,韩国产业通商资源部主持召开的“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,政府将投入400亿韩元用于有关基础设施的建设,并于2023年前制定“氢气和氨气发电指南”。
2021年11月17号,韩国能源部表示,韩国计划到2027年完成将氨作为无碳发电燃料的研究和测试,从2030年开始实现氨燃料发电商业化,并将氨的比例提高到3.6%,以减少其在电力生产中对煤炭和液化天然气的依赖。
4. 中国加大氨储能研发力度
2021年5月26日-28日,上海举办了第一届“2021年氨燃料电池动力系统产业发展上海国际峰会论坛”,来自中外的能源厂家、设备供应商和配套厂家均参与其中,交流氨能发展的新机会,反响热烈。组织方响应产业界要求,半年后又举办了“第二届氨产业和氨燃料动力系统上海国际论坛”,探讨氨产业和氨燃料动力系统在航运、船舶、内燃机、飞机、汽车、市政、电力、工程、港口等清洁新能源市场的机遇与发展趋势。全球前两大船东MOL和NKY均有报名参加。
2022年1月29日,国家发展改革委国家能源局关于印发《“十四五”新型储能发展实施方案》的通知提到,要加大关键技术装备研发力度推动多元化技术开发,开展储能环节关键核心技术、装备和集成优化设计研究,这其中包括氨储能。
5. 澳大利亚持续推进氨能发展
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