近年来，“绿氨”“绿氢”等新能源让人耳目一新。在2024年“读懂中国”国际会议（广州）专题会议“探索惠及全球的新能源创新之路”上，英国曼彻斯特大学Mitigating Circumstances委员会主席、中国国家创新发展战略研究会（简称“国创会”）碳中和智能化产业创新中心特聘教授李杰作报告。温室气体净零排放已成为全球共识，英国和欧盟的目标是到2050年实现净零排放，而中国计划是到2060年实现净零排放，为了达成这一目标，新能源技术的突破与发展至关重要。而“绿氨”在未来发展中极具竞争力。

李杰表示，目前新能源技术发展迅速，全球风能和太阳能的装机容量正在快速增长，预计到2035年，将超过10太瓦，到2050年超过20太瓦，目前太阳能、风能等可再生能源存在分散性、简洁性和不稳定性等诸多问题，能源浪费严重。为了解决这些问题，可将这些可再生能源存储为能源载体，比如氢、氯胺和甲醇等，以供日后长期稳定使用。

会议现场

氢由于能量密度大、清洁等特点，已经被广泛认为是一种十分有潜力的可再生能源载体，并被认为是未来的主要能源之一。这是对未来氢能经济的愿景，以氢能源为核心，从生产、供应、分配及终端使用都使用氢。氢能具有减碳、清洁、能源储存和灵活性等优势，然而氢能存在储存困难和运输安全的问题，特别是在储存和运输中如何防止氢气泄漏及潜在的爆炸风险是一个巨大挑战，同时储存和运输需要将其压缩成液化氢气，需要耗费大量的能量。有研究表明，液化氢气需要的能量大概等同于13%储存于氢气中的能量，在工业中实际耗费的能量往往是该研究数据的4倍以上。

绿氨从绿氢中衍生出来，不仅是一种零碳燃料，还可以作为制冷剂、化学生产原料、二氧化碳捕集溶剂等，展现出多样化应用潜力，作为消耗的生产原料，氨相关的基础设施已经相当完善，目前也有越来越多利用氨的科技被研究出来，比如基于氨燃料的发电厂正在快速发展，最重要的是相比于氢气的液化在一个大气压下需要降温至零下253摄氏度，而氨只需要降至零下33摄氏度。而且氨可以在常温17个大气压下以液体的形式存在，这将大大减少储运成本。

为了支持氨的应用和推广，完善的运输基础设施至关重要。2017年的数据显示，全球已建立了广泛的氨装载、卸载港口网络，支持液氨的长距离运输。这是目前使用氨作为燃料的“轮船”，通过裂解氨来提取氢气的工艺也已经十分成熟，同时像氨气锅炉、氨气轮机的出现，更是大大增加了未来氨能经济的可行性。

传统工业生产氨的工艺主要的生产原料为煤、天然气等化石能源。每生产一吨氨气会生产大量的碳排放，比如以天然气为原料，每生产一吨氨气释放大约1.6吨二氧化碳，以煤为原料，每生产一吨氨气释放大约2.5-3.8吨二氧化碳。

为此，李杰和团队提出了一种新型的绿氨生产工艺流程，与传统工艺中把空气视为氮气的唯一来源不同。该团队利用电厂烟气作为氮气来源，不但实现了废物利用和进一步碳减排，还更有利于氮气在变压吸附中的提纯。因为经碳捕捉流程处理过的气体，可达到90%的氮气含量，高于空气中的79%。这一流程利用了质子交换膜电解池和可持续能源，如太阳能和风能制氢，并与从烟气中得到的氮气反应生成绿氨。团队利用流程模拟、数学优化和灵敏度分析等手段，通过设备选型、尺寸确定与成本估算，并提取数据和能量数据，从而评估出最后的单位制氨成本。团队在流程模拟中利用了分层结构，在不牺牲仿真准确性的情况下，将碳捕捉流程、二氧化碳压缩流程及氮气提纯流程整合一体，为后续的统筹规划和经济分析提供坚实基础。基于模拟优化和灵敏度分析结果，团队发现当前工艺流程的制氨成本为每生产一吨氨气需要1169美元。随着可再生能源技术的进一步发展和规模化应用，该成本有望降至每吨氨410美元，与当前氨市场价格接近。更重要的是该工艺每生产一吨氨可实现300千克二氧化碳的净排放，远超传统制氨生产工艺，这不仅表明该工艺生产的绿氨具有显著的环境优势，同时也将在经济上具备市场竞争力。

文/广州日报新花城记者：肖欢欢

图/广州日报新花城记者：肖欢欢

视频/广州日报新花城记者：肖欢欢

广州日报新花城编辑：蔡凌跃