在“3060”目標(biāo)的引導(dǎo)下，國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，在東北部可再生能源豐富的地區(qū)，綠氫項目持續(xù)落地。但目前氫能產(chǎn)業(yè)依然面臨較好不叫賣的難題，低成本高效能的燃料電池技術(shù)和高效安全的氫氣儲運(yùn)技術(shù)是制約氫能市場大規(guī)模發(fā)展的兩大原因。突破儲運(yùn)瓶頸，提高產(chǎn)品運(yùn)輸效率，對保障產(chǎn)業(yè)發(fā)展、激發(fā)市場活力有極大影響。
技術(shù)層面
氨是自然界中含氫量最大的化合物，由一個氮原子和三個氫原子組成，天然適合作為儲氫介質(zhì)。在常壓狀態(tài)下，氨的液化溫度只有-33℃，液化成本低，儲運(yùn)方便。氨的生產(chǎn)也較為簡單，工業(yè)上可采用氮氣與氫氣高溫高壓下反應(yīng)合成氨。作為基礎(chǔ)化工原料，氨具有較為成熟的應(yīng)用體系，安全性高。除傳統(tǒng)化工行業(yè)的應(yīng)用外，氨還可以作為零碳燃料和氫能載體，可解決氫能大規(guī)模儲運(yùn)難題，擴(kuò)寬氫能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用場景。
近年來，氫氨融合產(chǎn)業(yè)布局加速，氫氨一體化已經(jīng)成為許多國家和企業(yè)重要的研究方向之一。
氨作為高效儲氫介質(zhì)，與其他儲氫技術(shù)相比，具有高能量密度、易液化、安全性高、無碳排放的特點。氫氨融和不僅可以幫助突破氫儲運(yùn)行業(yè)瓶頸，還是實現(xiàn)零碳燃料的重要技術(shù)路線。
不同儲氫技術(shù)的比較
政策加碼
從去年開始，氫氨一體化產(chǎn)業(yè)逐漸受到追捧，國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)布局加速。2022年2月，由國家發(fā)改委、能源局印發(fā)的《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》中提出，依托可再生能源制氫（氨）的氧（氨）儲能等試點示范。4月，科技部發(fā)布《國家重點研發(fā)計劃“先進(jìn)結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料”等重點專項2022年度項目申報指南》，其中提出分布式氨分解制氫技術(shù)與灌裝母站集成等氨相關(guān)技術(shù)。
氫氨一體化項目
在一系列政策支持下，我國氨能發(fā)展提速，氫氨一體產(chǎn)業(yè)項目與日俱增，氫氨融和應(yīng)用正邁入探索期。
從項目布局來看，國內(nèi)氫氨融和項目主要集中在綠氫項目密集的地區(qū)，如內(nèi)蒙古、吉林等。據(jù)不完全統(tǒng)計，今年上半年，國內(nèi)新簽綠氫合成氨及甲醇項目8個，其中有5個內(nèi)蒙古項目。
2022年10月26日“氫動吉林”行動暨大安風(fēng)光制綠氫合成氨一體化示范項目在吉林西部（大安）清潔能源化工產(chǎn)業(yè)園啟動，并于2023年7月全面開工，預(yù)計建成后可年產(chǎn)綠氫3.2萬噸、綠氨18萬噸。
12月28日中能建氫能源有限公司與吉林省松原市正式簽署中能建松原氫能產(chǎn)業(yè)園（綠色氫氨一體化）項目投資框架協(xié)議，計劃建設(shè)新能源發(fā)電制氫和綠氫合成氨一體化項目，年產(chǎn)綠色合成氨60萬噸，配套建設(shè)年產(chǎn)50臺套1000Nm3/h堿性電解水裝備生產(chǎn)線和4座綜合加能站。
內(nèi)蒙古地區(qū)綠氫制綠氨項目更為密集，各企業(yè)集團(tuán)競相布局。
2023年2月，中船風(fēng)電簽約50萬千瓦風(fēng)電制氫制氨一體化項目，助力通遼打造蒙東氫能裝備制造、高端鑄造及氫能制儲運(yùn)用科研示范基地。
3月，中國能建與內(nèi)蒙古自治區(qū)簽署中能建巴彥淖爾烏拉特中旗綠電制氫制氨綜合示范項目等三個新能源項目投資協(xié)議。
4月，中能建巴林左旗綠色氫基化工基地示范項目簽約，項目基本涵蓋制氫、加氫、氫能化工、氫能裝備全產(chǎn)業(yè)鏈條。
氫氨融和多元化應(yīng)用
氫能應(yīng)用場景廣泛，除商用車、自行車外，氫能未來的發(fā)展方向還包括船舶、熱電聯(lián)供、儲能發(fā)電等，無論哪種方向，氫儲運(yùn)都是需要解決的問題。對此，以氫和氨制成的合成氨是氫儲運(yùn)和應(yīng)用的更優(yōu)的解決方式。
除作為儲氫介質(zhì)外，氨能在新能源領(lǐng)域有更多應(yīng)用，專家認(rèn)為，“氫-氨”結(jié)合，是能源理想的發(fā)展方向之一。近年來，在氨燃料電池、氨內(nèi)燃機(jī)等新能源領(lǐng)域氨能發(fā)展迅速，如2022年6月廣西玉林點火的玉柴氫氨發(fā)動機(jī)YCK16H，這一氫氨混燃內(nèi)燃機(jī)為氨或甲醇的單一燃料、氨氫混合燃料應(yīng)用提供良好的技術(shù)平臺，為我國打造零碳排放內(nèi)燃機(jī)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
氫氨融和局限性
盡管氨能使用前景廣闊，但落實到具體應(yīng)用上還有許多限制，如氨燃料熱值較低，不易點燃等。
氫氨轉(zhuǎn)換與儲運(yùn)也面臨大容量儲運(yùn)設(shè)備以及催化劑難題，氫氨融和技術(shù)路線需要持續(xù)攻關(guān)在高性能低溫低壓合成氨和安全低溫氨分解催化劑及反應(yīng)器技術(shù)、“間歇性可再生能源制氫-低溫低壓合成氨”系統(tǒng)的動態(tài)集配及管控等技術(shù)。
氫氨一體化是以氨作為切入點，加強(qiáng)氫氨聯(lián)動融和，對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展有重要意義。
