一直以来，氨主要用作化肥和化工品。近年来，随着“双碳”目标提出，氨作为一种绿色清洁能源逐渐走入大众视野。中国工程院院士、清华大学教授李骏他认为，全球已进入“氨＝氢2．0”时代，氢能产业将向氨方向发展。

1“氨”的发展优势

氨（NH3）是关系国计民生的基础化工原料，广泛用于化肥、环保、军事、制冷等领域。同时，氨作为高效储氢介质，具有以下显著优势：

01高能量密度

氨的体积能量密度约为13.6 MJ/L，1L液氨=4.5L高压氢（35.0MPa）=1200L常温常压氢。

02液化储运成本低

氨只需加压至1.0MPa即可以液态形式储运，一辆液氨槽罐车载氨量可达30t（约含5.29t氢），载氢量较长管拖车（载氢量不到400kg）提高1个数量级，因此运氨成本（约0.001元/kg·km）也较运氢成本（0.02~0.10元/kg·km）呈数量级降低。

03无碳储能

氨成熟的技术体系、标准规范及低成本合成、存储和运输，可实现季节性、远距离、“无碳化”的“氨-氢”储能。有研究表明，在目前主要研究的几类电制液体燃料技术（液氢、液氨、液化天然气、甲醇、有机液态储氢）中，电制氨的成本最低，效率仅次于其他电制液体燃料技术。

04安全性高

氨的火灾危险性仅为乙类，爆炸极限（16%~25%）较氢（4%~76%）更窄，因此更安全。其刺激性气味是可靠的警报信号。

2氨的新应用及其技术发展情况

氨能利用分为传统行业和新能源行业两种。氨能在化肥、军工、环保、制冷等传统行业已得到广泛应用，是关乎国计民生的基础化工产业。近年来，在氨制氢、氨燃料电池、氨内燃机/燃气轮机等新能源领域，氨能利用迅速发展，用于实现氢能终端、氨能发电、氨能燃料等产业应用的无碳排放。以氨供氢、以氨代氢成为氢能的发展趋势之一，业界也将氨称为“另一种氢”或“氢 2.0”。

氨燃料电池

氨燃料电池可根据供氨方式的不同分为直接氨燃料电池和间接氨燃料电池。直接氨燃料电池可分为 SOFC（直接氨固体氧化物燃料电池）、直接氨碱性燃料电池、直接氨碱性膜燃料电池等 3 大类。氨燃料电池可应用于分布式发电、热电联产、燃料电池汽车等领域。

氨燃气轮机

氨应用于燃气轮机的研究最为广泛，包括氨气纯燃、氨气与氢气混燃及氨气与甲烷混燃。

在 1 MW以下小型燃机领域，目前通过采用加压、分级燃烧技术以及常规的 SCR（选择性催化还原法）脱硝装置，可以达到 99.8%的燃烧效率并满足 NOx 排放标准，已具备商业化应用条件。

大型燃机的开发与中小型燃机不同，没有采取直接将氨用作燃料的方法，而是利用大型燃气轮机联合循环发电机产生的废热和催化剂将氨分解生成氢后供给燃烧器。这是因为在大型燃机中，燃烧器的尺寸受限，无法支持氨完全燃烧，并且在高温燃烧条件下，对 NOx 的控制更加困难。

氨内燃机

氨内燃机包括车用和船用发动机，目前研究热点和未来发展方向是船用发动机。随着环保要求越来越高，对船用内燃机技术的发展提出了新的挑战，国内外的厂家和船东等纷纷看好氨燃料在船舶动力中的应用。

 氨用于火力发电燃煤替代

氨的燃烧速度较慢，适合与煤粉混烧。目前日本在燃煤电厂混氨燃烧技术方面处于领先地位，根据研究，在燃煤电厂中掺烧 20%的氨，可削减约 17%的 CO2 排放。日本计划到 2030 年用氨替代20%的煤炭供应，2050 年实现 100%替代。

而中国也在积极探索氨、煤混烧技术，2022 年 1 月，国家能源投资集团有限责任公司首次以 35%掺烧比例在 40MW 燃煤锅炉上实现了混氨燃烧工业应用。

 氨用于工业锅炉

工业炉的大小和类型各不相同，但是工业炉所消耗的化石燃料数量巨大，占整体的 20%以上。在工业炉领域中，氨直接利用技术也取得了成果。2021 年 12 月，佛山仙湖实验室联合多家企业（含佛山阿莫尼亚科技有限公司）发起成立了先进零碳燃烧技术联合创新研发中心，成为中国首家开展氢、氨高温窑炉零碳燃烧技术研发的创新平台。

 氢能载体和储能

氢能及其衍生物是集中式可再生能源大规模长周期储能的最佳途径。相比氢能，氨能更易于长时间储存和运输，这对于可再生能源电力赋存区与需求区空间距离较远的国家和地区来说，发展氨能意义尤其重要。中国可再生能源电力主要集中在“三北”地区，消费中心集中在中东部，发展氨作为可再生能源的储存和输送载体具有较大潜力。

3氢-氨产业发展情况

在氢能战略大前提下，氨能的发展和合理利用成为大势所趋，多国均正在对氨能利用做出部署。

日本：基于氨的低价和安全运输优势，原本将氢能作为“王牌”的日本政府，正在引入氨能，希望将发电厂和船舶的燃料替换成氨，凭借燃烧技术突破，以更低的成本实现碳中和。2021年10月，日本政府发布第六版能源战略计划，首次提出引入氨能，具体体现在：“到2030年，利用氢和氨所生产出的电能将占日本能源消耗的1%。”

韩国：韩国产业通商资源部2021年12月7日主持召开的第二次氢气和氨气发电推进会议上，韩政府宣布将2022年作为氢气氨气发电元年，并制定发展计划和路线图，力求打造全球第一大氢气和氨气发电国。会议宣布，政府2022年共将投入400亿韩元用于有关设备基础设施建设，并于2023年前制定“氢气和氨气发电指南”，推广有关技术在LNG发电站使用。

 中国：与日韩相比，我国在布局氢氨联动发展的速度并不慢。目前国内已有多家科研单位以及企业开始谋划布局氢氨产业链，国内福建、宁夏等地以及国家能源集团纷纷成立相关联盟组织研讨会，抢占先机！

▷ 氨能利用发电项目启动

2021年9月23日，由合肥综合性国家科学中心能源研究院（安徽省能源实验室）与安徽省能源集团有限公司联合共建的“安徽能源协同创新中心”，在皖能铜陵发电公司揭牌成立，氨能利用发电项目同步启动。

▷ 国内首家氨-氢能源产业创新平台落地福建

2021年12月10日，福州大学、北京三聚环保新材料股份有限公司、紫金矿业集团股份有限公司在福州举行绿色能源重大产业项目战略合作签约，成立合资公司，创建国内首家“氨-氢能源重大产业创新平台”，围绕“氨-氢”绿色能源重大技术开展深度合作，加快推动科技成果转化。福州大学江莉龙研发团队率先实现了新型的低温“氨分解制氢”催化剂的产业化，探索了以氨为氢能载体的颠覆传统高压储氢方式，为发展“氨-氢”绿色能源产业奠定了坚实的基础。

▷氢氨高温窑炉零碳燃烧技术研发平台成立

12月27日，由佛山仙湖实验室、佛山欧神诺陶瓷有限公司和佛山市德力泰科技有限公司联合发起成立的先进零碳燃烧技术联合创新研发中心在仙湖实验室成立。该中心瞄准窑炉零碳燃烧颠覆性关键技术，旨在打造国内首家开展氢氨高温窑炉零碳燃烧技术研发的绿色能源产业创新平台。

▷国内首个氨氢产业联盟成立

2022年1月4日，宁夏工信厅同意由宁夏电投太阳山能源有限公司牵头，联合宁夏庆华煤化集团有限公司、宁夏和宁化学有限公司、北京汉氢科技有限公司、厦门大学、银川能源学院、宁夏氨氢研究院等区内外氨氢产业企业、院校、科研院所，共同组建宁夏氨氢产业联盟。

4氨-氢市场竞争力仍有待提升
目前国内氢能行业中，氨-氢储运这一方式应用相对较少。在业内人士看来，氨-氢这一模式尽管研究热度不减，但最终能否成为工业主流，仍需考虑各国不同的资源禀赋，并经过一定的实践和市场的检验。

与此同时，也有业内专家认为，尽管合成氨工业相对成熟，但要实现大规模氨氢转换，让“氨-氢”这一方式成为氢能产业的一环，目前仍需将氨分解制氢的大容量设备、纯化技术以及终端产品等产业链各环节进行集成。

但是，清华大学核能与新能源技术研究院教授毛宗强在近期的一次采访中看好氢氨一体化的发展，他说，因氨转换氢气成本低廉、氨气供应充足等优势，液氨或将成为媲美液氢的新兴储运方式。多样化的绿色能源使用对“双碳”目标的实现至关重要。在氢能战略大前提下，整个氢能行业要利用氢能在交通领域的优势，对包括氨在内的氢基化合物提供更多的测试机会，得出科学的结论，进行大面积推广，为实现“碳达峰”“碳中和”寻找多样的路径与技术。

可以预见，在“氨-氢”的技术迭代下，氢能源零碳循环的万亿蓝海已经打开，必将催生出一批领头羊。加快发展集绿氨产业、氢能产业及可再生能源产业于一体的“零碳循环”的万亿级产业链，对保障国家能源安全和社会经济可持续发展具有重要意义。