程一兵：《仙湖實(shí)驗(yàn)室氫氨融合顛覆性產(chǎn)業(yè)化技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》

位于佛山高新區(qū)的仙湖實(shí)驗(yàn)室是由佛山市人民政府、武漢理工大學(xué)、佛山市南海區(qū)人民政府合作于2019年12月由廣東省佛山市出資在2019年成立的事業(yè)單位，致力于以氫能、燃料電池等新能源、新材料國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求為導(dǎo)向，打造新能源與新材料等領(lǐng)域國內(nèi)一流、國際領(lǐng)先的戰(zhàn)略科技創(chuàng)新平臺(tái)。

仙湖實(shí)驗(yàn)室里面設(shè)置了多個(gè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，研究范圍從光伏制氫，到燃料電池、動(dòng)力總成，再到智聯(lián)網(wǎng)汽車，形成了一個(gè)從氫的制備到氫能汽車集成的完整研發(fā)鏈條。而仙湖實(shí)驗(yàn)室周邊就是佛山市南海區(qū)丹灶引以為傲的仙湖氫谷。

據(jù)仙湖實(shí)驗(yàn)室的程一兵院士介紹，氫氣非常活潑，在和空氣混合以后，容易產(chǎn)生燃燒和爆炸。同時(shí)，氫很容易穿透鋼板，因此對(duì)儲(chǔ)存材料的要求非常高。氫氣的液化溫度達(dá)到-253℃，因此液氫的制備過程能耗很大，安全儲(chǔ)運(yùn)液氫成本高、技術(shù)難度大。

而如果采用氨作為氫能載體。它在常溫常壓下就可液化；氨的點(diǎn)火溫度比氫高很多，相對(duì)氫氣要更安全，方便運(yùn)載。大家在公路上可以看到運(yùn)氨的車，也可以通過管道運(yùn)輸。現(xiàn)在的思路是氨合成后，一部分用于化肥，另一部分可作為氫能的載體輸運(yùn)。同事，氨的裂解也是非常成熟的技術(shù)，加溫后變成氮?dú)夂蜌錃狻?/span>

（純氨火焰較小，難以穩(wěn)定燃燒）

目前真正不含碳并具有實(shí)用性的燃料只有兩種，就是氫和氨。但通過日本研究人員的研究，可以看到要使氨穩(wěn)定燃燒非常困難，它很可能燒了一下會(huì)熄火。所以怎么樣能夠使氨進(jìn)行高速穩(wěn)定燃燒，日本在這方面做了很多的工作，他們的技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)到了可以應(yīng)用的階段。

氨的燃燒不會(huì)有碳排放，但是可能產(chǎn)生氮氧化合物。日本能夠把氮氧化物控制在100ppm甚至10ppm以下。如三菱重工目前在開發(fā)的4萬千瓦100%純氨燃燒發(fā)電機(jī)，2025年要實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。

21年10月份，日本政府公布了第六版能源戰(zhàn)略計(jì)劃，提出優(yōu)先推廣氫、氨混燒的發(fā)電技術(shù)。他們分步推進(jìn)，首先是30%的氫氣+70%的天然氣，20%的氨氣+80%的煤粉來實(shí)現(xiàn)混燒技術(shù)，2050年要實(shí)現(xiàn)100%氨氣和氫氣的燃燒發(fā)電。我認(rèn)為這代表了今后在高溫燃燒、零碳燃料的一個(gè)發(fā)展方向，應(yīng)該引起我們的重視。

與此同時(shí)，韓國也緊緊跟上。韓國政府成立了一個(gè)氫氨發(fā)電示范促進(jìn)領(lǐng)導(dǎo)小組，目標(biāo)就是推動(dòng)氫、氨與天然氣、煤混合燃燒發(fā)電。韓國的計(jì)劃是2050年約35%左右的高溫發(fā)電是氫、氨完成的。

澳大利亞目前在積極布局向日本和韓國提供氨燃料，因?yàn)榘拇罄麃喌年柟夥浅３渥悖麄冊(cè)诎闹拗茪渲瓢保寻蹦苡煤＿\(yùn)輸送到日本和韓國。澳大利亞主要是用太陽能電解水制氫，然后用傳統(tǒng)的哈伯-博世工藝合成氨。另一個(gè)方式就是天然氣制氫、加碳捕獲，即用藍(lán)氫來合成藍(lán)氨。

廉價(jià)的光伏就會(huì)產(chǎn)生廉價(jià)的綠氫和綠氨。因?yàn)榘闹薜年柟夥浅３渥悖夥l(fā)電成本較低，根據(jù)21年8月-10月的統(tǒng)計(jì)，澳洲的綠氫成本已經(jīng)做到3.75澳幣/公斤，大約16-19元人民幣/公斤，這個(gè)價(jià)格與中國目前天然氣制氫差不多了。如果這個(gè)價(jià)格還能夠繼續(xù)降低，那么合成廉價(jià)的綠氨完全有可能。另外，還有更超前的是用電化學(xué)制氨，目前這還是處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。

我們國家一定要從現(xiàn)在就跟上研究。我們現(xiàn)在研究氫能燃料電池汽車，這是完全正確的，但是我們也要重視用氫能和氨能作為一種零碳的高溫燃料的研究和應(yīng)用。

在對(duì)國際信息的研究、研判和梳理下，佛山仙湖實(shí)驗(yàn)室制定了相應(yīng)的氨能研究規(guī)劃。我們實(shí)驗(yàn)室的重點(diǎn)研發(fā)方向是與氫能應(yīng)用相關(guān)的新材料、新技術(shù)，因此，實(shí)驗(yàn)室制定了氫氨融合新技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃。我們認(rèn)為氫氨融合是國際清潔能源的前瞻性、顛覆性、戰(zhàn)略性的技術(shù)發(fā)展方向，是解決氫能發(fā)展的重大瓶頸的有效途徑，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)高溫零碳燃料的重要技術(shù)路線。