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核心提示：

2021年氫能行業出現了兩個新的趨勢，一個是氫氣發動機，一個是氨能。氫氣發動機方面，國內的一些主機廠，包括上汽、一汽、吉利、長城等都在做氫內燃機技術方面的研發，詳見氫氣發動機是個啥？能否成為未來一條技術路線；氨能，則像一陣旋風，猛然而至。

本文對氨能做了一個初步研究和梳理，以供行業交流。

2021年10月19日至21日在上海舉辦的以“汽車＋X，雙碳背景下汽車科技創新”為主題的2021年中國汽車工程學會年會上，李俊院士發表了題為《Autonomy 2．0與Ammonia＝Hydrogen2．0》的主旨報告，他指出，氫能的長尾效應嚴重阻礙了氫能的利用與商業化進程，而氨能在存儲和運輸方面的優勢能夠很好的彌補氫能的缺陷，全球已進入“氨＝氫2．0”時代，氫能產業要準備向氨方向發展。

此前，2021年5月26日－28日上海舉辦了第一屆“2021年氨燃料電池動力系統產業發展上海國際峰會論壇”，來自中外的能源廠家、設備供應商和配套廠家均參與其中，交流氨能發展的新機會，反響熱烈。

組織方響應產業界要求，半年后又舉辦了“第二屆氨產業和氨燃料動力系統上海國際論壇”，探討氨產業和氨燃料動力系統在航運、船舶、內燃機、飛機、汽車、市政、電力、工程、港口等清潔新能源市場的機遇與發展趨勢。全球前兩大船東MOL和NKY均報名參加。

氨能在當今碳中和的背景下越來越受到各個國家政府的重視。

2021年4月日本政府發布了“Japan embracing ammonia power to achiever 2050 zero CO2 target”氨戰略，并且在2020年12月發布的《以2050年碳中和為目標的綠色增長戰略》，2021年10月發布的《能源戰略計劃》中，均提到氨能。其中，《能源戰略計劃》是日本政府基于2002年生效的《能源政策基本法》而制定的政府文件，用于披露能源政策的方向，具有非常重要的參考意義和指導價值。

此外，韓國產業通商資源部12月7日主持召開的第二次氫氣和氨氣發電推進會議上，韓政府宣布將2022年作為氫氣氨氣發電元年，并制定發展計劃和路線圖，力求打造全球第一大氫氣和氨氣發電國。會議宣布，政府將投入400億韓元用于有關基礎設施建設，并于2023年前制定“氫氣和氨氣發電指南”。

而美國自2004年起每年舉行一次“氨學術交流會議”，更是將2008年的會議主題定為“氨－美國能源獨立的關鍵”。

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已有氫能，為什么要發展氨能

第一，氫的燃點為570℃，爆炸極限為4％－75％，火焰傳播速度在2－3m／s，而氨的燃點為650℃左右，爆炸極限為16％－25％，火焰傳播速度約為幾十厘米每秒。另外，氫無色無味，泄露過程中不容易發現，而氨具有刺激性氣味，在泄露初期更容易被發現解決。因此，在防爆方面，氨的使用比氫的使用具有更好的安全性。但是也應該指出，氨具有毒性，能夠對呼吸道黏膜產生不良刺激，由于液氨泄露致人死亡的工程事故不在少數。

第二，氨具有存儲優勢。應用場景比較多的儲氫方式主要有三種，分別是液氫儲氫、高壓儲氫和吸附儲氫。在這三種中，最有可能大規模商業化運用的分別是液氫儲氫和高壓儲氫兩種，下文對這兩種氣體存儲方式進行討論。氫的臨界溫度為零下239．96℃，臨界壓力為1．32MPa。氫如果需要在常壓下保持液態形式，則需要將環境溫度繼續降至零下253℃，這不僅將耗費大量的能量制冷，并且，由于內外溫差大，氫的氣化不可避免，50立方米的儲氫罐一般會以每天0．4％的速度發生蒸發。氨的臨界溫度高達132．4℃，此時的臨界壓力也僅為11．298MPa。因此，氨的儲存比氫的儲存更簡單，氨可以在8．58個大氣壓下、溫度為20℃的環境中以液態的方式儲存，也可以在常壓、溫度為－33℃的條件下儲存液氨。

由于儲存壓力或儲存溫度較低，氨儲氣瓶的材料厚度（或提供強度或提供保溫）可遠低于氫儲氣瓶，因此氨儲氣瓶占總質量比重低，或者是儲氣瓶制造成本差異懸殊，如70MPa碳纖維氫氣儲氣瓶的造價是普通鋼瓶的10倍以上。另外，氨氣可以在常溫下加壓液化儲存，這能避免液氨氣化導致的氣體損失，從而極大地延長儲存時間，這是低溫液氫儲存不可能達到的工況。

第三，氨具有輸運優勢。首先，氨的體積能量密度是液氫的兩倍。在同樣的容積內，能夠輸送的氨能蘊含能量高一倍。另外，如前所述，液氫的保存溫度非常低，這需要非常厚的保溫材料。因此儲存的氫氣大約是低溫儲存箱體總質量的20％，體積占總箱體的50％。在實際運輸中，需要消耗許多額外的能量用于儲存罐的運輸。

最后，氨是一種常用的化工用品，每年世界對氨的需求量為兩億噸左右，一個廣泛運用的氨輸送體系已經存在，而氫運輸網絡尚處于制定標準的起步階段（如氫能剛被列為2022年能源行業標準立項重點方向），以后還需要進行基礎設施建設。