绿氨解决氢运输难题

绿氨解决氢运输难题

以可再生氢为动力的全球经济的梦想越来越受到关注,除了一个关键的症结所在。将氢气从一个地方运到另一个地方会增加成本。能量损失也是一个问题。一种廉价、高效和可持续的运输介质将填补这一空白,而显然绿色氨是最先出现的。

从这里到那里获取氢气

美国能源部也在关注氨,以提高氢储存和运输的成本效率。氨的化学式是 NH3。挑战在于如何在需要时经济高效地裂解氢气。

2006 年,能源部发布了一份白皮书,其中解释了为什么值得研究氨,而不是单独运输氢气。

能源部推测,新的氢运输专用管道不会出现,至少在氢市场不断扩大的早期不会出现。考虑到近年来对 Keystone XL 石油管道和其他化石能源管道的反对,这是一个有先见之明的观察。

该机构还指出,可以使用卡车和铁路替代方案,但价格相对昂贵。他们对液化氢得出了相同的结论。

“液氢罐车更便宜,但与液化相关的能源和成本损失相当大(目前需要超过 30% 的氢能量含量才能液化),”能源部观察到。

氨连接

为了克服这些障碍,能源部赞成载体方法,其中氢作为元素在另一种介质中运输,然后在其使用点提取。

“为了使承运人有效,他们需要满足几个标准。它们应该具有高有效能量(氢)密度(液体或固体)。相关的加氢-脱氢过程应该简单且节能,”能源部解释说。

虽然承认氨是一种有害物质,但该机构提倡将其用作氢载体。

“氨是唯一可以廉价生产、高效运输并直接转化为氢气和无污染副产品的材料之一,”他们总结道。

从绿色氢到绿色氨

当全球绝大部分氢气供应来自天然气和其他化石资源时,氨作为载体的方法并没有什么特别环保的地方。然而,剧本近年来发生了翻天覆地的变化。更可持续的氢资源正在涌入全球经济,主要来自电解系统,该系统使用可再生能源从水中提取绿色氢。从空气中添加环境氮气,结果是一种更可持续的氨生产方式。

有趣的是,电解成本的下降为开发小型氢设施网络提供了新的机会,旨在生产现场使用。能源部在 2006 年研究了这条途径,并在化石来源的氢情景下认为成本过高而将其丢弃。现在,该机构正在倡导分布式生产模式来帮助农民。这个想法是在农场部署风力涡轮机来运行电解系统,让农民能够在现场生产自己的氢燃料和氨肥。

绿氨作为氢载体

无论低成本、分散式可再生能源的可用性如何,集中式电解设施很可能会继续在新兴的氢经济中发挥主导作用,而西门子是私营部门的利益相关者之一,押注于此。

该公司的 Siemens Energy 分公司正牵头组建一个财团,在英国纽卡斯尔建造一座耗资 350 万英镑的氨裂解装置。目的是在使用时以工业规模从氨中生产绿色氢。

西门子引用了氨的高能量密度和运输能力,以及现有供应链基础设施的优势和绿色氢可持续生产绿色氨的优势。

西门子能源风险投资公司与 FFI(Fortescue Metals Group 的绿色分支机构)、绿色氢能公司 GeoPura 和国家创新机构 Innovate UK 也是该项目的合作伙伴。

“该系统将设计为使用 FFI 的金属膜技术 (MMT) 纯化工艺来提供适合 PEM 燃料电池使用的高纯度氢气,”西门子解释说。

“由 FFI 和澳大利亚国家科学机构联邦科学与工业研究组织 (CSIRO) 开发的 MMT 工艺是从氨裂解工艺中生产高纯度氢气的关键,”西门子补充道。 “它有选择地过滤氢气,同时阻挡其他气体,使其可以用作燃料并在重新加油时根据需要进行转化。

氢能汽车的回归

在为离网使用提供可持续氢气方面,绿色氨项目处于领先地位。 GeoPura 已经在部署其可运输的绿色氢燃料电池“氢动力装置”,用于离网地点,包括Netflix/BBC Winterwatch系列的网站和雄心勃勃的 HS2 零碳铁路项目。

如果一切按计划进行,新的绿色氨裂解装置将扩大规模并投入使用脱碳工业设施以及电网规模的发电和热能。

与此同时,西门子还设想了绿色氨项目中氢的一些移动应用。

流动性的角度又回到了 16 年前能源部的白皮书(这里又是那个链接)。该论文的副标题是“关于使用氨进行车载储氢相关问题的研究”。 ” 戴姆勒克莱斯勒公司、福特汽车公司和通用汽车公司是汽车燃料电池的利益相关者,他们与能源部合作制作了这篇论文。

BP America、雪佛龙公司、康菲石油公司、埃克森美孚公司和壳牌氢能公司也加入了进来,他们发现了氢燃料电池汽车的潜力,可以为他们提供一个新的天然气市场。

在过去的 16 年里,情况肯定发生了变化。氢燃料电池汽车在美国的流行速度很慢,这打消了化石能源利益相关者在移动市场上轻松挑选的任何想法。如果燃料电池汽车成为主流,车队所有者很可能更愿意使用绿色氢燃料,而不是化石燃料氢燃料。

至于绿色氨作为燃料电池汽车的车载氢载体,似乎已被搁置。截至去年,美国能源部的 US DRIVE 合作伙伴似乎将更多注意力放在改进储氢罐技术上。

在闪闪发光的绿色未来的某个时刻,绿色氨可能还必须与液态有机氢载体、碳基氢“海绵”和其他高科技存储材料竞争,用于车辆车载储能。

航运业是一个完全不同的故事,因为马士基和其他领先的船队所有者开始将绿色氨燃料归零以减少海上排放。

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图片:离网使用可持续氢进行电影制作,由 GeoPura 提供。

绿氨解决氢运输难题    来源:CleanTechnic

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