作者/曹锦于雷
双碳背景下，寻找可快速规模化应用的清洁能源，已成时下的迫切需求之一。在汽车领域，纯电乘用车+氢燃料电池重卡，被广泛认为是高效的解决方案，但氢气受到运输、储存、成本、加氢站配套设施等多方面限制，难以像燃油、电力迅速在全国推广。
比起已被熟知的氢燃料电池，氨燃料显得非常冷门。这种与氢紧紧绑定的元素，被欧美机构认为是更具价值的动力能源，并已被运用在了造船业及试验型车辆上。
氨燃料应用，从船舶开始
近期，挪威海工船船东Eidesvik和瓦锡兰将对一艘海工辅助船（OSV）进行改装，这也是全球首次在OSV上应用氨燃料驱动。
这艘海工船目前配备的是瓦锡兰的液化天然气双燃料发动机，改装后可使用70%的混合氨燃料来运行。而其最终目标是要在最低燃点燃料需求的条件下，实现%氨燃料作为动力。
同时，船用发动机制造商曼恩(ManEnergySolutions)也正在制造一台二冲程氨动力发动机，计划在年前完成。且该公司预计氨气的价格将与液化石油气、液化天然气或甲醇等其他替代燃料差不多。
根据《中国远洋海运》杂志的一篇文章，氨燃料适用于船舶发动机，代替污染严重的柴油，并可能在十年内在远洋船舶上应用。
该文章指出，氨作为化学品、纺织品、爆炸物、制冷剂和化肥的基本原料，在进行散装运输时会造成空气和水污染，还会与其他化学物质发生反应，产生温室气体。但氨在农业上的使用已经形成全球网络，这意味着储存冷藏氨作为运输燃料的基础设施已经存在。例如，美国已经有一条英里长的氨运输管道。
然而报告也显示，与柴油相比，氨燃料的能效较低。这意味着，使用绿色燃料的船舶需要留出更宝贵的空间储存燃料。此外，燃烧氨虽然不一定导致二氧化碳排放，但它确实会产生氮氧化物，这也是一种温室气体。报告认为，需要开发新技术来解决这个问题。
近期，在中国汽车工程学会年会暨展览会上，中国汽车工程学会理事长，中国工程院院士，清华大学教授李骏院士就建议应当重视氨燃料汽车的应用前景。同时，来自德国PTB国家实验室的弗南德斯教授，也对氨燃料的燃烧特性及其海外的研发情况进行了介绍。
氢燃料的推广难题
「预期和现实不对称，原本的预期是在-年完成示范，-年完善所有的氢法规，但现在依然停留在示范阶段，而且连加氢防爆这类基础规范都没有。」李骏指出，「-年进入市场开拓期，行业有明显的增量预期，但是没有看到任何一个OEM发布产能、生产线相关的具体规划。」
李骏表示，氢燃料汽车虽然有数十年的研发历史，但其涉及的运输、存储、安全、成本、加注标准等问题，一直在困扰业界发展，由此产生的长尾效应亟待全行业思考。事实上，氢的运输储存是世界各国都在面对的难题。
在目前的技术条件下，不同的运氢方式均要面对一系列问题。高压气体运输需要严格限定储氢材料以及可承受的压力，还要考虑外界温度。液氢运输方式要消耗约30%运输氢的能量，使运输温度持续保持在使氢液化的-°C左右。管道运输需要解决长期与高压接触，因氢气分子入侵导致的氢脆现象。
这意味着仅在运输方面，就直接带来了两方面难题：成本和效率。
成本方面，利用长管拖车运输要受到范围和容量限制，气态氢运输通常用于公里内的运输方式，液氢最长也不超过0公里，而且还要受环境温度影响。如上海为了保证高压气态氢的运输安全，在户外气温超过30℃时，仅允许在夜间运输。
一位中国钢研科技集团的负责人曾指出，如果一个地区有辆氢燃料电池商用车，长管拖车运氢的方式就可能不再适用，需要考虑更先进的管道运输方式。
然而，国内外低压氢气管道运输尚处于初步发展阶段，因为运氢的管道需选用低碳钢材且要特殊处理，造价是天然气管道的2倍。到年底，我国氢气管道总里程仅在公里左右。根据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书（）》的预测，年也仅能超过公里。
这些问题加氢站也要面对，因为设备要求和建设难度更高，即使不计土地费用，单座加氢站的建设成本也达到了传统加油站的3倍。据测算，建设日加氢能力kg、加注压力为35MPa的加氢站，成本约1万元。这直接影响到了终端的加氢价格。
中金公司在近期发布的报告里指出，年我国终端氢加注成本普遍在50-80元/kg。从成本端看，制氢/运氢/加氢成本占比分别在37%/27%/36%。若要在能源使用端实现与柴油平价，终端氢价格需下降至30元/kg以内，氢能源各环节仍需进一步降本。
氨氢融合应对长尾效应
李骏认为，通过氨氢能源融合，打造氢能运、储、供新体系，可以解决当前氢面临的一系列难题。氨能源协会在年就已提出氨=氢2.0的新理念，也应对了当前在氢能源方面看到的制约。
氨是氮和氢的化合物，也是世界上产量最多的无机化合物之一，超过80%的氨被用于制作化肥，医药、人造皮革、尼龙、塑料、氨基酸等有机化合物的合成都离不开氨。
相比于氢，氨的来源和使用范围更广，成本更低，而且更容易储存和运输，也能用来制高纯度的氢。
标准大气压下，氨在-33℃就能液化，而液氢的运输温度需要降至-℃左右，用于维持液氨运输所需低温的能量损耗相比液氢要低得多。而且，按照对于储运更有参考意义的体积能量密度计算，液氨是液氢的1.53倍，这也意味着同等条件下的运输方式，运输液氨获取的能量更多。
此外，氨在制氢方面也存在优势。氨分解制氢属于含氢化合物高温热分解制氢，价格低廉、安全性好、附加值低、不会产生碳氧化合物。同时，氨分解制氢体系的理论质量储氢量是17.6%，高于电解水的11.1%、甲醇-水蒸气重整的12%等制氢体系。
「如果想要在年达到预期的氢能源市场规模，还缺少缺一个桥，而这个桥就是氨。」李骏指出，氨氢结合是解决氢气储运环节的一种可行性方案，而且可以通过打造氨氢融合零碳燃料平台，实现多种交叉融合创新。
比如，通过给车辆装载液氨，再利用车载氨重整制氢技术，可以解决车载储氢瓶对于整车设计的困扰。基于热裂解催化分离技术打造的车载氨氢融合零碳燃料平台，既可以用于燃料电池，也可用于直接内燃机。
在燃料电池方面，通过间接氨电池系统（DSU+PEMFC）中的车载DSU使氨气中的氮-氢分离，可以生产出高纯度氢气供PEMFC系统工作。而且，因为液氨的体积能量密度是液氢的1.53倍，这种方式还可以更好的解决重型车辆长续驶里程难题。
如果不去分解，可以直接应用于联氨空气碱性燃料电池，氨气进入阳极，分解成氮气和氢气，氢质子穿过电解质层与阴极侧氧气反应生成水，也是一种零碳的应用方式。
用于内燃机方面，据德国PTB国家实验室的弗南德斯教授介绍，在氨作为主要燃料的情况下，因为其燃点过高且热值不够，需要与其它燃料混合改善燃烧特性。
李骏表示，不管是氨氢混合，还是与柴油或天然气混合，所需的内燃机都可以在现有柴油机的基础上迅速改装而成：如果做氨氢融合的新能源内燃机，在柴油机基础上改变9个总成零部件，就可实现基于氨氢的混合气燃烧，实现零碳排；如果做以柴油或天然气引燃的内燃机，只需调整7个零部件，最终可使二氧化碳排放量降低50%。
关于氨与柴油混合燃烧方案，弗南德斯通过建模测试发现，如果在混合燃料中增加氨的比例，或者提高燃烧温度，可以减少碳氧化合物的产生量，使其降低至50ppm（1ppm=0.‰，百万分之一）以下，但这时有可能出现跳缸的情况，需要去