綠氨解決氫運輸難題

以可再生氫為動力的全球經(jīng)濟的夢想越來越受到關(guān)注，除了一個關(guān)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(guān)注氨，以提高氫儲存和運輸?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(guān)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(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(yīng)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(shè)施網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)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(shè)施很可能會繼續(xù)在新興的氫經(jīng)濟中發(fā)揮主導(dǎo)作用，而西門子是私營部門的利益相關(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(yīng)鏈基礎(chǔ)設(shè)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(shè)計為使用 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 和澳大利亞國家科學(xué)機構(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(lǐng)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(shè)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(shè)想了綠色氨項目中氫的一些移動應(yīng)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(guān)于使用氨進行車載儲氫相關(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(guān)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(shù)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(lǐng)先的船隊所有者開始將綠色氨燃料歸零以減少海上排放。