海上運輸對世界經(jīng)濟至關(guān)重要，它促進了國際貿(mào)易和商業(yè)，并促進了全球貨物和資源的流動。然而，據(jù)估計，航運業(yè)是全球二氧化碳 (CO2) 排放量的 3% 的來源，因為它仍然基于廉價和低品位的化石燃料，例如重質(zhì)燃料油 (HFO) 和船用柴油 (MDO)。如今，海洋產(chǎn)業(yè)面臨著采用新技術(shù)和運營實踐的挑戰(zhàn)，以遵守日益嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)并實現(xiàn)國際海事組織 (IMO) 為 2050 年設(shè)定的溫室氣體減排目標(biāo)。

在船舶設(shè)計師、運營商和船東面臨的廣泛技術(shù)和燃料解決方案途徑中，氨 (NH3) 被認為是潛在的船用燃料，可以相當(dāng)快地進入全球市場并推動該行業(yè)的可持續(xù)轉(zhuǎn)型。

氨：一種很有前途的船用燃料

氨在海運領(lǐng)域已經(jīng)廣為人知，因為它被廣泛用作氣體運輸船的貨物，用于食品工業(yè)的肥料。目前，NH3 的大規(guī)模生產(chǎn)采用哈伯-博施法，通過將氣態(tài)氫和氮 (N2+3H2=>2NH3) 結(jié)合，在金屬催化劑的作用下加速。

在大氣壓和環(huán)境溫度下，它是一種透明無色的氣體，比空氣輕，具有獨特的刺激性氣味。在大氣壓下為 -33°C 或在環(huán)境溫度下加壓至 8.6 bar 時，NH3 會變成液體，使運輸和船上儲存更加容易。在這方面，使液氨成為引領(lǐng)海運業(yè)脫碳的合適能源載體的主要優(yōu)勢包括：

? 零碳。其主要優(yōu)勢在于可再生生產(chǎn)時為零碳燃料，使船舶能夠消除二氧化碳排放;

? 可用性。大氣中的氮(N2)是其分子的前體之一，廣泛且可自由獲取;

? 儲存。NH3 作為化工常見商品，可在實用的壓力和溫度下進行運輸，并受益于其完善的終端網(wǎng)絡(luò);

? 改進技術(shù)。氨可以直接在內(nèi)燃機中燃燒，與其他替代燃料解決方案相比，內(nèi)燃機更接近規(guī)模化發(fā)展，準(zhǔn)備就緒程度更高。氨或氫氣：該選擇哪個?

由于氨的生產(chǎn)過程與氫的生產(chǎn)過程相同，因此有理由質(zhì)疑 H2 是否可以直接用作船用燃料代替 NH3。

為了充分利用氫的燃料潛力并盡量減少船舶所需的空間，需要對氫進行高壓壓縮(250-700巴)或液化(-253°C)。

人們幾乎一致認為，與氫相比，氨是一種更受歡迎的能源載體，因為它具有更高的體積能量密度和沸點。事實上，即使在液態(tài)下，儲存氫所需的體積也是石油基燃料 (MDO) 的五倍，而液氨僅為石油基燃料的 2.9 倍左右，但能量含量相同。

氨的主要挑戰(zhàn)…

然而，在氨能夠作為船用燃料商業(yè)化之前，仍需面臨一些挑戰(zhàn)：

毒性。氨對人類和水生生物都有毒;如果吸入高劑量，可能會致命并導(dǎo)致不良健康影響，包括嚴(yán)重的皮膚燒傷、眼損傷和呼吸衰竭;• 高腐蝕性。氨與水分發(fā)生反應(yīng)，會腐蝕銅、黃銅、鋅和各種合金，形成綠色/藍色。因此，氨燃料加注、圍堵和供應(yīng)系統(tǒng)的材料選擇以及設(shè)計和布置必須考慮鋼腐蝕開裂 (SCC) 的可能性;

難點火。氨需要來自引燃燃料或其他“熱源”的大量能量才能點燃;

易燃性高。壓縮液氨泄漏可能導(dǎo)致閃蒸，這是一種危險，需要在工作區(qū)域附近可能形成濃密氣體的地方采取預(yù)防措施。因此，防止氨氣釋放和擴散將是船舶運營期間的一項重要安全措施;

排放。盡管氨是一種零碳燃料，但其燃燒可能會產(chǎn)生一氧化二氮 (N2O)，這是一種全球變暖潛能值為 270 的極其有害的氣體。因此，燃燒氨的內(nèi)燃機預(yù)計需要額外的催化作用來控制向大氣中排放的 N2O;

缺乏法規(guī)。國際海事組織仍在討論有關(guān)氨燃料處理的國際海事安全法規(guī)，這直接阻礙了該法規(guī)的通過。制定指導(dǎo)方針的過程將需要數(shù)年時間，盡管區(qū)域?qū)用娴某h正在形成，例如歐盟的“Fit-for-55”計劃。

結(jié)論

到目前為止，目前還沒有使用氨燃料的船舶投入使用，但由于發(fā)動機制造商報告稱過去幾年氨船用雙燃料發(fā)動機取得了重大進展，人們的興趣開始增長。IRENA 估計，到 2050 年，航運業(yè)預(yù)計將消耗 1.97 億噸氨作為燃料。因此，在未來的航運領(lǐng)域可能不會由單一的 可持續(xù)燃料主導(dǎo)，而是由多種解決方案的組合主導(dǎo)，某些氨將在該行業(yè)脫碳過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。