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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 。



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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 。

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