氢经济实际上应该是氨经济吗?

也许氨是一种更好的电池。

弗里茨·哈伯
1919年弗里茨·哈伯。

时事新闻社/盖蒂图片社

弗里茨·哈伯(Fritz Haber)因发明了后来被称为哈伯-博世(Haber-Bosch)工艺(博世使其更高效)而于1918年获得诺贝尔奖,它从空气中提取氮并与氢反应生成氨。75%到90%的氨被转化为肥料,用于一半的食品生产。它还被用于其他不太有益健康的东西,这就是哈伯被称为喂养世界的怪物。"

该工艺使用大量氢气(其分子式为NH3.因此,每一个固定的氮原子中有三个氢原子)和大量的能量。根据C&EN的数据,高达世界产量的1%(皇家学会)报告“据工业生产力研究所(Institute for Industrial Productivity)的数据,2010年二氧化碳排放量约为4.51亿吨。这一总量约占全球年二氧化碳排放量的1%,比任何其他工业化学品生产反应都要多。”而这还不包括通过蒸汽重整生产氢气所释放的二氧化碳。

但如果所有的氢都是“绿色”的,用电制造的,就像他们过去承诺的核能那样,太便宜了,无法计量?然后它可以用来制造“绿色”氨,这可能是一种非常有用的储存和运输氢气的方法。这就是他们在澳大利亚谈论的事情。根据《卫报》的亚当·莫顿,有计划亚洲可再生能源中心“1600台大型风力涡轮机和78平方公里的太阳能电池板阵列为14千兆瓦的氢电解槽提供电力”,并将大量氢转化为氨。

氢是一种电池,一种储存电能的媒介,而且是一种糟糕而低效的电池。我把它叫做氢愚蠢,不是燃料。将其转化为氨甚至更糟糕,效率更低。但如果你有平方英里的澳大利亚阳光和新的更便宜的中国电解槽,谁在乎呢?

我们还抱怨储存和运输液氢有多困难,但储存氨相对容易,压力低得多,室温下,能量密度是液氢的两倍。格林一家的亚当·班德告诉《卫报》:

“有了绿色氢,澳大利亚可以输出我们的阳光。”

太阳能电池板,澳大利亚北领地爱丽丝泉
太阳能电池板,Alice Springs,澳大利亚北领地。 华盖创意

绿色氨还储存在阳光下,这是一种从阳光充足的地方远距离输出电力的方法,如撒哈拉沙漠或澳大利亚,并将其高效、廉价地运送到需要清洁能源的地方。

关于氨

氨本身就是一种有趣的东西。它实际上可以直接用作燃料;汽车、火箭和燃料电池都可以用它来驱动。氨发动机在19世纪80年代为新奥尔良的有轨电车提供动力,在第二次世界大战中,它为比利时的公共汽车提供动力。当然,它还可以转化为氢气。

它当然不是完美的燃料,因为它有毒(一个原因是它不再用作家用冰箱的制冷剂),可以变成炸药,这也是冰毒实验室经常爆炸的原因。

但绿色氨可能是许多问题的答案。来自C&EN:

莫纳什大学的一位电化学专家道格拉斯·麦克法兰说:“今天生产用于肥料的氨实际上是一种化石燃料产品。我们的大部分食物来自肥料。因此,我们的食物实际上是一种化石燃料产品。这是不可持续的。”

即使绿色氨刚刚占领了化肥市场,也将是巨大的。但想象一下,如果它也可以是一个电池,一种移动阳光的廉价方式。

也许我们应该停止梦想氢经济,开始谈论氨经济。