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“氨−氢”能源:循环路线、经济性分析、国内外液氨管道统计、液氨输送工艺图

3060  · 公众号  ·  · 2024-09-08 11:30

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1、“氨 −氢”能源循环路线:国内主要参与的公司有中国石化、雪人股份、福大紫金、中国能建、宝丰能 源、国家能源

2、“ ”储运技术优势:

3 、氨作为储氢介质的经济性分析

4、中国液氨管道统计表

5、中国液氨管道统计表

6、低温低压输送工艺

7、 常温中压(高压)输送工艺

END

将氨应用于燃料电池有两条路径

一是将氨催化裂化以产生用于燃料电池的氢气。

由于直接车载裂解需要提高车载系统的复杂度和集成度,抬高了成本,被认为不切实际,因此该路线未来可能主要用于加氢站,即加氢站通过氨在线裂解制氢,如下图所示。


图 氨作为氢载体在电-电转换体系中的能量消耗

从理想的燃料生产效率和实际运输方面分析,裂解过程需要>500°C的高温才能生产高纯度氢气(>99.97%,特别是用于汽车),这需要4.2GJ/吨氨(包括H 2 损失)能量输入。由于PEMFC极易受到微量氨的影响(<0.1×10 -6 ),因此氨转化的氢气必须通过高效的纯化和分离系统进行精华提纯,这将额外消耗0.5GJ/吨氨。

因此,氨分解氢气的纯化过程不可避免地产生大量成本。同时,整个过程还可能导致1.7GJ/吨氨的总热损失。此外,氨分解后,还需要2.0~4.3GJ/吨氨的额外电能将氢气压缩,以重新填充燃料电池汽车(FCEV)700bar的储氢瓶。通说上述计算,氨的总转化效率为61.0%~68.5%。此外,裂化反应器与氢气压缩系统的集成可能会使燃料加注和填充过程复杂化。由于裂化系统的复杂性,以及在杂质存在下催化剂的性能和寿命,可能会进一步限制氨的应用。


图 不同路径下能量利用效率%

另一条途径是直接利用氨,不再需要中间过程将氨转化为氢气。

未来可以利用SOFC内部的高温将氨裂解。然而,SOFC的高运行温度(550~900°C)可能仅适用于无需频繁开关的连续固定应用。因此,SOFC可应用于重型载具,例如用于航空、航运、卡车运输等。 此外,负责将氨催化分解为氢气的SOFC阳极材料在连续运行过程中应该具备稳定、耐用和耐高温特性,但目前阳极材料的退化仍然是SOFC商业化的主要障碍。最近,Minutillo等人提出了一种基于以氨为燃料的SOFC技术的新型工厂配置,用于在加氢站现场制氢时同步生产电力。进一步改进SOFC和氨分解技术对于实现这样的概念是必要的。氨内燃机虽然不需要从氨中还原氢气,但除了会产生NOx排放外,还可能导致诸如点火困难、火焰速度低、压缩率更高等其他问题。

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