氨作为燃料电池的无碳氢载体
由于化石燃料造成的环境和能源问题，寻找替代清洁和可再生能源解决方案变得前所未有的紧迫。其中，氢 (H 2 ) 正在成为固定和移动应用能源领域的主要竞争者。然而，由于氢的体积能量密度较低，氢燃料电池的商业利用受到处理和运输挑战的阻碍。
幸运的是，氨(NH 3)由于其高氢含量(17.6 wt%)和能源生产的潜在经济效益而成为一种有前途的氢载体。当用作燃料时，它只产生氮气和水作为副产品，使其成为传统化石燃料的无碳替代品。它可以在25℃、0.86 MPa的低压下液化，提供10.5 MJ L -1的高体积能量密度，是70 MPa(5 MJ L -1 )压缩氢气的两倍。一组科学家系统地讨论了利用氨作为氢载体通过氨分解进行现场发电的潜力。他们的研究成果于 2022 年 6 月 28 日发表在《工业化学与材料》杂志上。
北京化工大学教授向中华表示：“人们对利用氨作为能源载体越来越感兴趣。从这个角度来看，我们在最近的项目或世界各地的化工厂中研究了氨的化学特性。此外，我们讨论了催化剂和反应器的设计策略，以及它们的优点和缺点。我们希望这一观点能够揭示氨作为传统储氢方法的有前途替代品的潜力，并强调未来的挑战和机遇这个令人兴奋的研究领域。”
如前所述，以化学燃料的形式存储可再生能源被认为是短期和长期存储的实用方法，特别是在运输领域。在这方面，NH 3由于其有利的化学性质而被推荐为比CH 3 OH 在技术上更可行的选择。 NH 3的重量H 2含量比CH 3 OH 高40% ，同时保持相当的体积能量密度。此外，对于碳基燃料来说，从工业排放中获取纯二氧化碳流可能不是一个可行的长期解决方案，而且直接从空气中捕获二氧化碳的费用很高。
“氨的主要限制之一是其表观性，大约比甲醇或汽油高三个数量级。为了确保安全使用，建议将 NH 3 的暴露限值设置为低于 100 ppm，”Xiang 说， “然而，使用适当的传感器可以 实时监测潜在的 NH 3 泄漏和危害。此外，人的鼻子可以检测空气中浓度低至 5 ppm 的氨，这使得它比无味的氢气更明显。因此，进行适当的危害管理以有效降低人类和环境接触氨的风险是可行的。”
“氨在发电系统中的应用可以是固定式的，也可以是便携式的，这使其更具吸引力，”向课题组的研究员翟玲玲博士解释说。“在中国，福州大学江教授团队开发了一个加氢站利用氨现场制氢的示范项目，旨在打造零碳排放能源社区。目前，科技创业公司艾莫吉(Amogy)，正在与挪威可持续能源弹射中心合作开展一艘用于海上应用的200千瓦拖船的测试作业。氨能源协会(AEA)、国际可再生能源机构(IRENA)等国际组织、
应用氨发电系统，应考虑以下几个方面： 1. 为避免可能发生的氨泄漏，储罐及所有连接部件应采用防腐材料。2、低温(<450℃)氨分解催化剂和高体积能量密度反应器的需求较高。3. 鼓励使用可再生能源的相关政策和法规有助于加速向低碳经济转型。
“在上述讨论的背景下，我们预计‘氨制氢’经济可能会在可预见的未来促进绿色氢的规模化使用，”项说。
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