能源的思考: 蒙纳士大学研究人员规划通往氨经济的道路

大多数人都听说过氢经济，即可再生电力从水中制造氢燃料——但氨经济正成为一种更可行的可能性。在氨经济中，轮船、卡车、公共汽车、发电机甚至喷气机都要靠氨气来运转。用化学家 Doug MacFarlane 的话来说，到2050年，氨可能会在“几乎所有领域”取代化石燃料。

他说:“我们谈论的是可以在一个地方产生并转移到另一个地方的能源。”例如，澳大利亚的太阳能和风能不可以像石油和柴油那样装载到船上。

澳大利亚年均生产大约1.75亿吨氨，大部分用于合成肥料 (市场价值为700亿美元)。氨的管道运输和输送技术已经成熟。相比之下，液氢更为昂贵，同时具有高度易燃性，因此难以运输。

研究人员最初认为，可持续性氨不仅可以用作肥料，还可以作为一种运输氢的手段——在交货地点将氢从氨中分离出来，用作燃料。不过，直接使用氨将更为高效，研究人员在过去18个月里取得了巨大进步。去年8月，由蒙纳士工作人员组成的 Ammonia Energy Association 澳大利亚分会在在墨尔本的CSIRO组织了一次绿色氨会议。来自 Singapore Port Authority 和德国船机制造商 MAN Energy Solutions 的代表都表示，现在迫切需要开发氨作为船舶使用的重柴油的替代燃料。

国际海事组织规定，到2050年，海运二氧化碳排放量必须减少50％。这实际上意味着所有的新船都必须不会产生碳排放的——因为船的使用寿命很长，而且预计到2050年全球海运将大幅增长。“人们开始意识到他们需要一个解决方案，如果国际海事组织的目标要达到，解决方案就必须尽快出台，”MacFarlane 教授说道，“氨是唯一的解决方案。”

MacFarlane 教授表示使用氨气的海运和柴油发动机目前已经存在。MAN Energy Solutions 正在研发适用于大型船舶的原型机，作为国际海运市场的演示模型。公车和卡车也可使用氨气作为燃料，而涡轮喷气发动机则是一个未来的可能性。

在为 Joule 撰写的文章中， MacFarlane 教授提出了大规模生产可持续性氨的三步过程，阐释如何在2050年前建立氨经济。

第一个代氨气是今天的目前的制造氨的方法，但是使用了碳捕集与封存（CCS）来处理排放物。教授写道：“这可能只是过渡性解决方案，有助于建立化肥和化学工业以外的氨市场。”

第二代氨气仍通过Haber-Bosch工艺制得，但由可再生能源提供动力。MacFarlane教授说：“我们预测第二代氨气将在2030年之前为世界上非常重要的燃料市场提供燃料。”

第三代氨气绕过了Haber-Bosch步骤。 由澳大利亚可再生能源局（ARENA）资助，蒙纳士大学MacFarlane教授作为第一主导人，正在研究如何在涉及高性能电极的电化学过程中将大气中的氮转化为氨。氨项目与蒙纳士大学研究合作研究如何能更便宜、有效地从水中分离氢。他说，虽然两个研究小组相互学习，但化石燃料的低成本仍然给经济带来挑战。

这意味着它们的长期影响仍然未知。正因如此，对氮循环进行更多的研究是必要的。MacFarlane 教授表达了自己的担忧:“人类不能通过制造另一场涉及氨和氮氧化物排放的危机来避免一场围绕二氧化碳排放的危机，这显然很重要。”