智库视点｜氢氨融合技术路径为氢能产业带来发展新机遇

近年来，我国对氢能的战略定位不断提高，氢能与光伏、风电共同成为新型能源体系建设中的重要环节，将在未来能源转型中扮演极为重要的角色。然而，氢能的存储和运输仍然存在成本和便利性方面的瓶颈制约，限制了氢能的大规模普及和应用。氨（NH3）作为氢能载体和零碳燃料，可在一定程度上可以解决氢能大规模储运难题，拓宽氢能产业应用场景，加速推动“双碳”目标实现。近年来，国内外氢氨融合技术发展不断加速，示范项目和产业布局逐步加快，氢氨融合技术路径渐受热捧。
｜氨作为零碳燃料和氢能的载体，是实现能源绿色发展的重要方式

作为储氢介质，氨具有高能量密度、易液化储运、安全性高和无碳排放等优势。氨加压至1.0Mpa或常压降温至-33.5℃即可以液态形式储运，且1L液氨与4.5L高压氢（35.0MPa）能量密度相当，因此，一辆液氨槽罐车载氢量可达到长管拖车的10倍以上，液氨储运氢的液化成本、运输成本、存储成本均可大幅降低。与甲醇储运氢等方式相比，氨储运的技术标准规范、运输网络体系和贸易链条较为成熟，可实现大规模、长距离、“零碳化”的氢储运。另外，氨的火灾危险性仅为乙类，爆炸浓度极限（15.7%~27.4%）比氢大幅缩窄，安全性更高。

氢氨融合技术延伸到下游，可实现终端能源和燃料的无碳排放。氨可以作为重要的动力燃料，在氨制氢燃料电池、氨燃料电池、氢氨融合内燃机、氨内燃机/燃气轮机等领域拓展应用市场。在工业领域，氢氨融合零碳燃烧技术具有热值高、易点火、火焰速度快、储运方便、安全性高的多重优点，可应用在大功率窑炉、高温制造、氨能发电、工业冶金等领域。此外，可再生能源光解/电解水制绿氢耦合合成绿氨技术，可实现可再生能源电力的消纳与调峰，并减少储能系统的配置，促进“风光氢储”系统获得更为稳定可靠的电力输出，成为绿电消纳的重要方式之一。

｜氢氨融合促进能源变革，成为国际清洁能源发展的前瞻性方向

目前，全球范围内已有许多国家和地区开始探索氢氨融合技术的发展。美国能源部已经制定了氢氨融合发展的战略规划，并投资建设了多个示范项目。欧洲也在积极推动氢氨融合技术的发展，并计划在未来十年内实现大规模应用。日本已实现了液氨在燃气轮机的稳定燃烧，并可有效抑制氮氧化物产生。韩国也在推动液氨发电及氨氢混合发电技术联合研发与产业化。此外，氨动力船舶技术也在飞速发展，挪威、日本、韩国等都研发了万吨级氨动力船舶。

我国对氢氨融合技术路径也出台了相关鼓励政策。科技部发布的国家重点研发计划重点专项2022年度项目申报指南中，包括了分布式氨分解制氢技术与灌装母站集成、氨燃料电池、掺氨清洁高效燃烧等与氨有关的技术。《“十四五”新型储能发展实施方案》提出依托可再生能源制氢(氨)的氧(氨)储能等试点示范，将探索风光氢储等源网荷储一体化和多能互补的储能发展模式列入“十四五”新型储能区域示范。

我国不少科研机构和企业开始加大氢氨融合技术的研发力度，并取得了一些突破性进展。例如，中国石化2022年8月在福州市启动了全国首座“氨现场制氢加氢一体站”示范项目，以氨作为氢气的储能载体，探索在线制氢、分离纯化、升压加注等技术和装备的低成本示范应用；中能建在吉林松原投资建设全球最大体量绿色氢氨醇一体化项目，配建20万吨绿氢合成氨产线进行规模化绿氨制备；中国国家能源研究院与皖能集团联合开发8.3MW纯氨燃烧器，验证火电掺氨燃烧发电的可行性；佛山仙湖也在2023年6月启动了“氢能及氨氢融合新能源技术重点实验室”建设，聚焦氢能与燃料电池技术和氨氢融合新能源技术两大研发主线，探索构建以氨和氢作为直接能源或能源载体的新能源体系。

｜氢氨融合发展仍存在一定瓶颈，需持续开展技术探索和示范验证

尽管氢氨融合技术路径的发展前景广阔，但仍存在一些瓶颈。首先，氢氨融合工艺需要使用合成氨反应装置、氨气分离装置、废气处理装置、氨分解制氢设备和其他辅助设备，并在终端应用环节进行产品集成和推广，前期投入相对较高。其次，氨作为氢载体虽然能量密度较高、储运成本较低，但氨裂解制氢并压缩的过程需要消耗大量能量，整体电-燃料-电(PFP)效率方面没有明显优势。第三，氨存在一定毒性和腐蚀性，需要建设和改造大量基础设施以避免意外泄露和设备腐蚀。

未来，氢氨融合技术的安全性、可靠性、商业化可行性仍需进一步探索和验证。科研机构和企业应进一步加强合作，共同推动氢氨融合技术在交通、工业窑炉等领域开展先行先试，完善氢氨融合技术的标准和规范，建立氢氨融合应用的风险评估和管理机制，推动氨氢融合从科学到技术、从技术到工程应用的融通发展，贯通可再生能源、氢能和传统产业，开发出一条符合我国能源结构特点的绿色、无碳、低成本氢氨融合技术发展应用路径，拓展氢能应用场景，助力氢能产业推动我国能源转型和可持续发展。

（文/国研智库未来产业发展研究中心 吴鹏飞）