氨(NH3)，一种氮氢化合物，密度为0.771g/L，常温下为无色气体，比重轻，且具有强烈的刺激气味。人类对氨的认识已有240年历史，氨是世界上生产及应用最广泛的化学品之一，主要用于制造硝酸、化肥、炸药及制冷剂等。

20世纪初，德国化学家Fritz Haber和Carl Bosch等人提出Haber-Bosch法，开启了合成氨的工业化进程，大幅提升了全球粮食产量。截至2017年，全球已生产1.8亿吨氨，国际运输规模达到1800万吨，氨相关储运法规、标准和基础设施完善。

Haber-Bosch法以化石燃料为氢源和热源，生产1吨合成氨时，采用煤头路线的碳排放量约为4.2吨，采用天然气头路线的碳排放量约为2.04吨左右。国内合成氨行业的能耗构成中，煤占76%（无烟块煤65%），天然气占22%（吨氨耗天然气800标方/37.7GJ/耗电50度），其他占2%。年合成氨产量约5000多万吨，碳排放量每年约2亿吨。在应对全球气候变暖和“双碳”目标的背景下，传统基于化石燃料的合成氨工业难以持续。

科学家探索绿色制氨方法，如固氮酶合成氨、光催化合成氨、电催化合成氨、等离子体法合成氨、循环工艺法合成氨以及超临界合成氨等。其中，固氮酶合成氨、光催化合成氨及电催化合成氨备受关注。

减少碳排放，制氨所需能源从化石能源（如石油、天然气、煤炭等）转向物理能（如光、水力、风力、温差、核变等）。通过可再生能源电解水制取绿氢，再与氮气催化合成绿氨，成为实现绿氨工业化生产的领先技术路线。使用绿氢生产氨可避免水煤气变换反应，制氢端实现零碳排放。中国合成氨工业每年氢气需求量约为900万吨，全部采用绿氢替代，每年可减少近1.5亿吨碳排放。

许多发达国家的农场开始使用风能、太阳能制取氨燃料、氨化肥。全球绿氨制备主要基于Haber-Bosch电化学体系，通过绿氢与氮气合成绿氨。流程包括通过可再生能源（如风电、太阳能）获取绿色电源，用于制氢和制氮（90%的绿电用于水电解制氢，5%用于制氮），制取的氢和氮在压缩机中压缩至一定压力后进入氨合成系统。合成氨反应在高压合成塔中完成，氮气和氢气混合后压缩进入合成塔，经过热交换器加热，进入含有催化剂的接触室。在接触室中，部分氮气和氢气发生反应，合成氨，混有氮气、氢气和氨气的混合气体经过热交换器离开合成塔。混合气体在冷凝器中液化，分离出氨，氮气和氢气的混合气体经压缩再次送入合成塔，形成循环利用，以节省原料。整个流程还包括储存单元。

绿氨正成为可能的替代动力能源载体，关注点包括成本、安全性和应用前景。从储能、氨燃料到氨能船舶，绿氨在氢能交通领域展现出优势与劣势。国家能源局、发改委推广氢(氨)、长周期储能示范，可再生能源电解水制氢合成氨研究进展不断。绿色新风尚——绿电、绿氢、绿氨正引领行业变革。氨-氢能源关键技术和“氨-氢”零碳循环万亿级产业链前景广阔。

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文章来源：天狐定制

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