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关键仍在于绿氨、绿氢的低成本获取。

由于能更容易实现安全、低成本的储运，同样属于零碳燃料的氨（化学式NH3）正在被认为是未来除氢能之外更理想的能源。

率先行动的则是此前一直大力支持氢能源发展的日韩。2021年10月，在日本政府公布的第六版能源战略计划中，首次将氨能纳入其中；随后的11月份，韩国能源部也公布了氨能和氢能的高温燃烧计划，提出要逐步把煤发电用煤氨混合发电取代。

事实上，尽管目前氨主要应用在农业化肥领域，但将其作为新的清洁能源的研究一直都在推进。2021年，全球多家邮轮、船舶企业相继宣布氨燃料发动机、氨动力船获得认证许可，商业化之路即将开启。

当然，诸多优势之外，氨能目前也面临绿氨比例低、氨本身不易燃烧等局限，需要更多的技术改进。同时，氨能的利用要考虑整个产业链上的清洁环保，而这本质依赖于可再生能源发电制氢的完善。

▍氨能利用：先做储氢介质

在大多数人的认知中，氢（化学式H2）一直被认为是最理想的能源，其与氧气（化学式O2）燃烧反应只生成水（化学式H2O），属于最佳的清洁能源。

但我们也知道，由于在制氢、储氢、加氢等各个环节上的技术、成本阻碍，目前氢能源的商业化应用尚未大规模落地。

清洁能源的本质在于不含“碳”（化学式C），从而保证燃烧、反应过程中不会产生二氧化碳（化学式CO2）。而氨本身也不含碳元素，其与氧气反应生成的物质为氮气（化学式N2）和水，作为在空气中占比78%的气体，氮气显然也不是有毒有害气体，这为氨作为清洁能源打下了良好的基础。

氨气与氧气完全反应化学式

不过值得注意的是，对于氨在清洁能源中的利用，首要的并不是直接燃烧，而是作为储氢介质，辅助氢能源。

在氢能利用的环节中，随着光伏、风电等在可再生能源发电规模的持续扩大，以及国家对加氢站的扶持，最上游的制氢和下游的加氢应用都在取得有效的进展，但在中游的氢气储运环节仍然存在痛点。

氢能利用各个环节

氢气易燃易爆的特性，使得其储存条件苛刻。在目前主流的液化运输过程中，需要将温度降低到-235摄氏度才能将氢气液化，这意味着需要大量的额外能耗。相比之下，氨气的液化温度只需要-33摄氏度，能耗需求大幅减少。

而目前，氨的主要制备方式本身就是氢气和氮气反应合成，全球年产量1.8亿吨，80%左右用于化肥行业，工艺成熟，成本低廉。

氨气的制备依靠氢气和氮气

这也是氨气作为储氢介质的基本过程：在获得氢气之后，将其与氮气反应合成为氨气，随后将氨气液化，运输到目的地后，再将氨分解为氢气利用。

目前，澳大利亚已经实现了这一过程，其利用自身光伏和天然气资源丰富的优势，将电解水制取的绿氢和天然气制取的蓝氢液化成氨，运输到日本、韩国等主要需求地。

日本和韩国一直都是氢能源的大力支持者，丰田、现代的氢燃料汽车技术全球领先，如今他们也都率先布局氨能。

去年10月份，日本政府公布了第六版能源战略计划，首次将氢能和氨能的燃烧纳入国家能源战略计划中，明确提出优先推广氢、氨混烧的发电技术，2050年要实现100%氨气和氢气的燃烧发电。

在随后的11月，韩国能源部也公布了氨能和氢能的高温燃烧计划，目标是推动氢、氨与天然气、煤混合燃烧发电，计划2030年氨能发电要占全国发电量3.6%， 2050年要实现完全零碳氨燃料发电达到21.5%，氢能发电13.8%。

这事实上也是氨真正作为清洁能源的利用方式，即直接作为燃料燃烧发电。

▍氨能利用：直接作为零碳燃料

正如前面说到，氨的合成工艺目前是非常成熟的，这意味着氨气本身有成本优势。

拿我国来说，目前中国氨气的年产量在5000万吨左右，占到全球的四分之一，价格为4000元/吨，而氢气的价格为60000元/吨。

氨气本身作为无碳燃料，能够作为清洁燃料直接燃烧，这意味着无需再将氨气分解为氢气再燃烧，利用效率明显提升。

此外，相比氢，氨也拥有更高的能量密度（液氨的能量密度是液氢的1.5倍）和高辛烷值（可增加内燃机压缩比以提高输出功率），同时还有安全、低成本储运的优势。

不过，目前氨直接作为燃料燃烧也存在不少的技术阻碍。

首先就是其作为优势的安全性能在燃烧层面的劣势。氨气的燃点为651摄氏度，需要较高温度才能燃烧，这意味着其燃烧的速度较慢，难以稳定持续的燃烧，从而使得产生的热量不如氢气。

这也带来了氨直接燃烧的另一个弊端，氨气和氧气完全燃烧，生成的氮气和氧气当然不是有毒有害气体，但氨的燃烧特性使得其难以完全燃烧，此时便会发生不完全燃烧的副反应，产生一氧化氮（化学式NO）和二氧化氮（NO2），而这两种物质都是有毒有害气体。

氨气不完全燃烧产生一氧化氮

这也使得在目前氨作为燃料直接燃烧的技术开发中，保证氨的高速稳定燃烧和避免反应产生有害气体成为主要的研究目标。而目前，日本和韩国同样在这方面有较快研究的国家。

日本方面，三菱重工目前开发的4万千瓦100%纯氨燃料发电机，已经能将氮氧化物控制在100ppm（百万分之一）甚至10ppm以下；大阪大学已经完成了10-100千瓦的氨气燃烧炉的稳定燃烧，基本具备工业级生产的条件。

韩国方面，韩国船级社在去年3月授予韩国船舶技术株式会社研发的“8000吨级氨燃料动力加注船”原则性认可证书，使其成为韩国第一艘以船用轻质柴油（MGO）和氨为双燃料的8000吨级氨燃料加注船。

目前，由于起步较晚，我国在氨燃料发动机技术、氨燃料加注设施等方面与日韩玩家存在一定差距，同时也缺少较为完善的政策指导和法律法规。

当然，目前来看，氨作为能源和燃料的利用仍处在初期研发阶段，三菱重工就表示，氨燃料发动机的实用化大约要在2025年以后。

此外，目前氨能利用的一个关键性问题在于，如何实现更低成本的绿氨获得。

氨气主要的合成方式是氢气和氮气在高温高压下发生催化反应，所以氨气的制备本质还是在于氢气的制备。

绿氨是由绿氢制备而成，即由可再生能源发电电解水制备的不产生碳排放的氢气，而目前包括日本、韩国在内的大多数亚洲国家，氢气的制备依然主要是工业副产氢，这个过程中并不环保。

所以目前来看，除了氨燃料发动机等氨气燃烧领域的研究，更低成本的可再生能源发电制氢，也是氨作为零碳燃料的重中之重。

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