氨气运输(更便宜、更环保？德媒：航运业或推广氨燃料发动机)

Posted 2023-05-30

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据德国《世界报》网站报道，顺应气候保护需求，船舶发动机面临技术革新。

目前，大部分远洋船、沿海船和内河船仍在使用重油和柴油作为燃料，很多船只甚至不会进行尾气处理。

目前全球温室气体排放量的约2.5%来源于航运。然而，和汽车不一样，大型船舶发动机一般不能用电动机代替。因此，目前有3种燃料被视为气候友好型的发动机燃料替代品：氢、甲醇和氨。

氨是一种有强烈刺激性气味的有毒气体，是制作化肥的重要原材料，通过空气中的氮气和氢气来大规模生产氨气的技术已经成熟。氨这种化合物由1个氮原子和3个氢原子构成，而氢气是一种气候中立的燃料。

可能产生对气候有害的一氧化二氮

纯氢的缺点是需要极大的存储空间，而压缩这种空间又必须耗费大量能源：氢气要么在零下253摄氏度液化储存，要么在700巴（标准大气压的700倍左右）的高压下储存。

弗劳恩霍夫微米技术与微系统研究所的贡特尔·科尔布说：“液氨在常压零下33摄氏度或9巴20摄氏度的环境中就能储存。”因此，氨的存储与运输要简便得多，可以说，氨简化了氢的储存。

然而，由于氮原子的存在，氨这种物质也有隐患：氨气在燃烧不充分的情况下可能产生一氧化二氮。一氧化二氮是一种强效温室气体，1千克一氧化二氮产生的温室效应是1千克二氧化碳的265倍。目前还没有现代的氨燃料发动机，因此还不清楚它在运行时会排放多少一氧化二氮。

亚琛工业大学燃料科学中心的巴斯蒂安·莱尔霍伊尔等工程师相信，通过相应的尾气后处理系统可以有效地处理一氧化二氮。全球最大的船舶发动机制造商之一曼恩集团正在加紧研究氨燃料技术，瓦锡兰公司也宣布将开展一个氨燃料发动机示范项目。

莱尔霍伊尔认为，双燃料（例如甲醇和液化石油气）发动机可以很容易地被改装成氨燃料发动机。氨气不仅能在发动机里燃烧，还可以用于燃料电池。为此要在一个裂变反应器或裂解装置中将氢气从氨气中分离出来并加以净化。

纯氮会泄露到空气中或者和氢气一起被注入燃料电池。只要对化学反应控制得当，就不会产生对气候有害的氮氧化物（如一氧化二氮）。

“从游艇到远洋巨轮”都适用

杜伊斯堡燃料电池技术中心的米夏埃尔·斯特芬认为燃料电池技术已经成熟，并指出燃料电池已被用于商业量产汽车，例如现代Nexo和丰田Mirai。然而，燃料电池以及与之相连的电动机很难适应大型船只的需求。尽管如此，斯特芬仍然坚信：“从纯粹的技术角度看，从游艇到远洋巨轮都可以使用氨和燃料电池技术。”

和斯特芬一样，柏林生态研究所的马丁·卡梅斯也认为氨将首先被用于船舶内燃机的燃料，然后才会被用于燃料电池。作为一项相关研究的第一作者，卡梅斯呼吁采取技术措施以尽可能地降低氨带来的环境风险：从对海洋生物造成致命影响的角度来看，例如船只发生事故时，氨的危险程度不亚于重油，但比油挥发得更快。

卡梅斯也考虑到了一氧化二氮排放的问题。他得出的结论是：“作为无碳的后化石能源时代的燃料，氨是未来船舶燃料的候选对象。”氨可能比其他后化石能源时代的燃料更便宜。然而，由于油箱泄露可能给船上人员造成危险，能否将氨应用于客轮还值得怀疑。

卡梅斯和莱尔霍伊尔都认为甲醇或许可以作为氨的替代品，因为它对环境的危害没有氨那么严重。莱尔霍伊尔强调，不论使用氨还是甲醇，如果船只要像迄今为止一样长距离航行，就必须配备更大的油箱，因为氨和甲醇的热值只有柴油的一半左右。

此外，氨气作为气候友好型燃料的前提是它以气候中立的方式生产，而传统的哈伯制氨法却需要耗费大量能源。全球温室气体排放量的1.1%就来自于制氨这一工业流程。

因此，一些研究人员正在关注其他制氨的方式。于利希研究中心的拉尔夫·彼得斯说：“在这个过程中，如何以可持续的方式制造氢气对环保起着决定性的作用。”彼得斯认为，今后可持续的氢气生产将在太阳能和风能发电量较大的地区进行，例如在澳大利亚和智利。

目前已经出现了第一批具体项目：德国“营火”研究项目开发了适用于运动游艇、小型内河船只和游轮的氨燃料发动机，一家挪威能源企业也在为一艘补给船改装氨燃料发动机。（编译/钟思睿）

来源：参考消息网