近年来，世界能源形势正在发生深刻变革，全球迎来以清洁化、低碳化为主要特征的新一轮能源转型。以氢能源和纯电动为主的新能源交通出现替代传统油气交通能源的势头，并正在向燃气发电、分布式供能、微电网、多能互补等方面快速渗透，带动能源生产、运输各环节的利用效率和环保的提升。

氢气(H2)来源广泛，具有高能量密度、高转化效率和清洁性的优点。氢能作为零碳能源，是典型的二次能源，能源属性类似于电，在可储存性方面优于电。随着社会和经济进步，在人们对环保、效率、低碳能源的需求推动下，氢能有望成为未来能源的重要构成，在低碳社会中发挥重要作用。我国在气候变化巴黎大会上承诺，将于2030年左右使二氧化碳(CO2)排放达到峰值，并争取尽早实现2030年单位国内生产总值CO2排放比2005年下降60%~65%。

要实现这个目标，离不开氢能的减排贡献。根据国际氢能委员会预测，到2050年，氢能将减少CO2排放60亿吨，创造2.5万亿美元的市场价值，在全球能源中所占比重有望达到18%。与传统石油燃料易运输、可规模储存的特点不同，目前氢储运技术尚未解决能效性、安全性等问题，而且广泛采用的高压气氢运输存在储氢密度低、压缩能耗高等问题，无法大规模远距离运输。目前正在研发的储氢方式有液氢、固态储氢、有机液体储氢和氨/甲醇储氢。

氨作为全球大量生产的基础化工产品，也非常适合用于H2载体。氨具有易液化(－33℃)、体积能量密度大(液氨的体积能量比液氢高50%)、运输储存设施可与丙烷通用、制造成本低、本身可作为无碳燃料等优点。氨除了可以分解为氢气，也可以在大型燃气轮机中直接燃烧，燃烧高效且不产生CO2，是目前大型发电的研究热点方向之一。

“氨-氢”：零碳循环万亿级产业链

从技术角度，氨能是一种以氨为基础的新能源，既可以与氢能融合，解决氢能发展的重大瓶颈问题，也可以作为直接或者间接的无碳燃料直接应用，是实现高温零碳燃料的重要技术路线。

与氢能相比，氨能在储存和运输上具有明显的优点。众所周知，氢能源作为最终的清洁能源，其发展势不可挡，但最终要实现氢能源的商业化，安全性差和储运困难是首要解决的问题。

正是因为氢的储存和运输成本太高，氨开始受到更多的关注。氨由一个氮原子和三个氢原子组成，是天然的储氢介质；常压状态下，温度降低到零下33摄氏度就能够液化，便于安全运输。目前全球八成以上的氨用于生产化肥，因此氨有完备的贸易和运输体系。所以，从理论上来看，可以用可再生能源生产氢，再将氢转换为氨，运输到目的地。可以极大降低氢的运输成本，并且提高运输的安全性能。

日韩发力氨能

在氢能战略大前提下，氨能的发展和合理利用成为大势所趋，国际上日本、韩国正在对氨能利用做出部署。

基于氨的低价和安全运输优势，原本将氢能作为“王牌”的日本政府，正在引入氨能，希望将发电厂和船舶的燃料替换成氨，凭借燃烧技术突破，以更低的成本实现碳中和。2021年10月，日本政府发布第六版能源战略计划，首次提出引入氨能，具体体现在：“到2030年，利用氢和氨所生产出的电能将占日本能源消耗的1%。”

此外，在韩国产业通商资源部2021年12月7日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2022年共将投入400亿韩元用于有关设备基础设施建设，并于2023年前制定“氢气和氨气发电指南”，推广有关技术在LNG发电站使用。

我国迎来关键技术突破

据国际能源署预计，2040年，全球“绿氢和蓝氢”需求将达7500万吨。发展氢能产业是实施“双碳”战略的重要抓手，然而氢气储运难和安全性差等问题制约了其产业化发展。研究发现，氨作为高效储氢介质，具有高能量密度、易液化储运、安全性高和无碳排放等优势。

一项颠覆性关键技术的突破，迎来了国内首家“氨-氢”绿色能源重大产业创新平台的启动建设。12月10日，福州大学举行了绿色能源重大产业项目战略合作签约仪式，该校江莉龙研发团队率先实现了新型的低温“氨分解制氢”催化剂的产业化，探索了以氨为氢能载体的颠覆传统高压储氢方式，为发展“氨-氢”绿色能源产业奠定了坚实的基础。

作为我国氨工业催化领域唯一的国家级创新平台，2018年，福州大学化肥催化剂国家工程研究中心与北京三聚环保公司等开发出世界首套以煤为原料的低碳安全高效“铁钌接力催化”合成氨成套新技术，实现在年产20万吨合成氨装置上工业应用，打破了国外近30年的技术垄断。

在此基础上，该中心进行“氨-氢”绿色能源重大技术攻关，创制出使氨高效分解的新型低温催化剂，使传统高温“氨分解制氢”的温度大幅下降，并设计开发出氨低温制氢加氢站装置和新型“氨-氢”燃料电池动力系统，攻克了“氨-氢”能源循环的关键技术瓶颈，有望发展一条契合我国能源结构特点的“清洁高效合成氨—安全低成本储运氨—无碳产氢用氢”的全链条特色氢能经济路线，为国家“双碳”目标的实现提供一条崭新的解决方案。

此外，李骏指出，目前氢能源汽车存在明显的长尾效应。人类所使用的无碳燃料不仅有氢，还有其他燃料。氨氢融合一体化的新能源汽车可能将会是绝佳解决方案。全球氨能源非常丰富，特别是，我国是全球氨生产大国，全世界每年生产大概2亿吨左右，我国的产能大约占到全球的四分之一。

而担任过国际氢能协会副主席的清华大学核能与新能源技术研究院教授毛宗强也在近期的一次采访中看好氢氨一体化的发展，他说，因氨转换氢气成本低廉、氨气供应充足等优势，液氨或将成为媲美液氢的新兴储运方式。多样化的绿色能源使用对“双碳”目标的实现至关重要。在氢能战略大前提下，整个氢能行业要利用氢能在交通领域的优势，对包括氨在内的氢基化合物提供更多的测试机会，得出科学的结论，进行大面积推广，为实现“碳达峰”“碳中和”寻找多样的路径与技术。

氨-氢市场竞争力有待检验

全球范围内，目前日本、阿联酋、澳大利亚等国已将“氨”纳入其政府能源战略之中，与之对比的是，目前国内氢能行业中，氨-氢储运这一方式应用相对较少。在业内人士看来，氨-氢这一模式尽管研究热度不减，但最终能否成为工业主流，仍需考虑各国不同的资源禀赋，并经过一定的实践和市场的检验。

与此同时，也有业内专家认为，尽管合成氨工业相对成熟，但要实现大规模氨氢转换，让“氨-氢”这一方式成为氢能产业的一环，目前仍需将氨分解制氢的大容量设备、纯化技术以及终端产品等产业链各环节进行集成。

可以预见，在“氨-氢”的技术迭代下，氢能源零碳循环的万亿蓝海已经打开，必将催生出一批领头羊。加快发展集绿氨产业、氢能产业及可再生能源产业于一体的“零碳循环”的万亿级产业链，对保障国家能源安全和社会经济可持续发展具有重要意义。

来源：中国化工信息周刊，中国工业报，国际能源网