近日，依托西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室的氢氨混燃技术研发项目落地咸阳。该项目被《2022年陕西省氢能产业项目库》收入，预计投资500万元。

工业领域化石燃料燃烧产生的二氧化碳，是当前碳排放的主要来源。推动实现“双碳”目标，迫切需要寻找新型低碳、无碳的清洁替代能源。该项目主要开发工业炉氨燃料燃烧器，针对石油化工中常用到的管式加热炉开发单台2MW的纯氨、氨氢混燃燃烧器，替代之后燃烧时不需改变原炉膛结构，不改变工业炉的运行方式，运行指标燃烧效率达到98%以上，各项污染物排放均达到先进水平。项目研发成功后投入生产，可有效助力石化、水泥、有色金属等行业实现节能降碳，助力咸阳市实现“双碳”目标。

全球已进入“氨=氢2.0”时代

氢能源拥有诸多优点，但难以储存和运输，成本高昂。氢是元素周期表上最轻的元素，很容易泄露，对储存容器要求高，并且氢气非常活泼，与空气混合后很容易发生燃烧和爆炸。如果远距离运输氢，需要将其液化，在常压状态下，需要将其温度降低到-235摄氏度以下，能耗较高。如果以管道运输，则需要克服纯氢以及掺氢的气体给管道带来的安全隐患，攻克氢气管道的材料难题。

在氢能源高昂的成本下，氨气走入人们视野，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-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，并且氨有完备的贸易和运输体系。理论上，可以用可再生能源生产氢，再将氢转换为氨，运输到目的地。

据国际能源署预计，2040年，全球“绿氢和蓝氢”需求将达7500万吨，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。

此外，专家指出，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。

氨氢能源融合项目加速布局

基于氨的上述特性，业内开始追求氨氢能源融合，打造氢能储运新体系。此外，国内外还开始将氨氢混烧燃料作为重要的减碳途径之一。

近年来，能源资本开始大举进入绿氨行业。资料显示，发动机企业康明斯、氢燃料电池龙头企业普拉格等都开始打造氨氢供应链。据美国媒体《市场观察》报道，今年11月，普拉格获得埃及订单，为年产9万吨的绿氨提供10万千瓦的电解设备，生产的绿氨将被作为富氢燃料使用。

2020年，美国最大气体产品和化工公司在沙特联合开发400万千瓦的制氢项目，建设绿氢工厂，项目总投资达50亿美元，是迄今为止宣布的全球最大氢能项目。投产后，工厂每天生产650吨绿氢，可为2万辆氢燃料公共汽车提供动力。为了便于运输和出口，该厂还将应用“氢氨转换技术”，届时还能生产120万吨/年的氨，终端用户再将氨转为氢，预计到2025年可正式生产氨。

2021年,全球最大氨生产商挪威Yara国际公司与挪威可再生能源巨头Statkraft以及可再生能源投资公司Aker Horizons宣布要在挪威建立欧洲第一个大规模的绿色氨项目

此外，日本也高度重视氨燃料产业链布局。厦门大学能源学院教授王兆林介绍称，在日本，氨燃料技术的研发与测试已持续多年。日本煤电的降碳方案之一，就是开始大幅度向煤、氨氢混烧迈进，目前，技术水平现已达到商用规模。根据日本经济产业省公布的数据，到2030年，日本的发电用燃料中氢和氨将各占10%，到2050年，将在全球建成1亿吨规模的氨供应链网络。

氨储氢供氢代氢是重要方向

王兆林强调，我国有非常成熟的氨运输和分配体系，氨更安全、更易储运，且同体积的液氨比液氢多至少60%的氢，经济性优势凸显，因此以氨储氢、供氢、代氢是氢能的发展趋势之一。

“目前，高压储氢罐成本约为60万/个，液氢储运设备成本为120-150万元/套。由于氨的储运体系成熟，储罐成本相较于氢低约50倍。同时，氨的储运能耗及损失比氢低很多，同样距离和输送条件下，氨相比天然气可输送多的能量还要多一倍，现有天然气管道稍加改造即可用于输送氨。”王兆林表示。

程一兵也认为，氢氨融合是国际清洁能源的前瞻性、颠覆性、战略性的技术发展方向，是解决氢能发展重大瓶颈的有效途径，同时也是实现高温零碳燃料的重要技术路线。但需要注意的是，尽管国外已逐步开展氨氢融合应用项目，但国内的研究与应用仍较少。

上述专家提醒，落实到具体应用层面，氨燃料仍存在技术挑战。首先，氨燃烧速度和热值较低，且远低于氢，不利于高效率的工业应用，其次，氨不太容易点燃和实现稳定燃烧。 此外，实现大规模的氨氢转换与储运，需要在大容量储运设备、催化剂等方面进行进一步技术攻关。

文章来源： 中国国际石油化工大会，中国能源报，陕西省人民政府