海上運(yùn)輸對(duì)世界經(jīng)濟(jì)至關(guān)重要，它促進(jìn)了國(guó)際貿(mào)易和商業(yè)，并促進(jìn)了全球貨物和資源的流動(dòng)。然而，據(jù)估計(jì)，航運(yùn)業(yè)是全球二氧化碳 (CO2) 排放量的 3% 的來(lái)源，因?yàn)樗匀换诹畠r(jià)和低品位的化石燃料，例如重質(zhì)燃料油 (HFO) 和船用柴油 (MDO)。如今，海洋產(chǎn)業(yè)面臨著采用新技術(shù)和運(yùn)營(yíng)實(shí)踐的挑戰(zhàn)，以遵守日益嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)并實(shí)現(xiàn)國(guó)際海事組織 (IMO) 為 2050 年設(shè)定的溫室氣體減排目標(biāo)。

在船舶設(shè)計(jì)師、運(yùn)營(yíng)商和船東面臨的廣泛技術(shù)和燃料解決方案途徑中，氨 (NH3) 被認(rèn)為是潛在的船用燃料，可以相當(dāng)快地進(jìn)入全球市場(chǎng)并推動(dòng)該行業(yè)的可持續(xù)轉(zhuǎn)型。

氨：一種很有前途的船用燃料

氨在海運(yùn)領(lǐng)域已經(jīng)廣為人知，因?yàn)樗粡V泛用作氣體運(yùn)輸船的貨物，用于食品工業(yè)的肥料。目前，NH3 的大規(guī)模生產(chǎn)采用哈伯-博施法，通過(guò)將氣態(tài)氫和氮 (N2+3H2=>2NH3) 結(jié)合，在金屬催化劑的作用下加速。

在大氣壓和環(huán)境溫度下，它是一種透明無(wú)色的氣體，比空氣輕，具有獨(dú)特的刺激性氣味。在大氣壓下為 -33°C 或在環(huán)境溫度下加壓至 8.6 bar 時(shí)，NH3 會(huì)變成液體，使運(yùn)輸和船上儲(chǔ)存更加容易。在這方面，使液氨成為引領(lǐng)海運(yùn)業(yè)脫碳的合適能源載體的主要優(yōu)勢(shì)包括：

? 零碳。其主要優(yōu)勢(shì)在于可再生生產(chǎn)時(shí)為零碳燃料，使船舶能夠消除二氧化碳排放;

? 可用性。大氣中的氮(N2)是其分子的前體之一，廣泛且可自由獲取;

? 儲(chǔ)存。NH3 作為化工常見(jiàn)商品，可在實(shí)用的壓力和溫度下進(jìn)行運(yùn)輸，并受益于其完善的終端網(wǎng)絡(luò);

? 改進(jìn)技術(shù)。氨可以直接在內(nèi)燃機(jī)中燃燒，與其他替代燃料解決方案相比，內(nèi)燃機(jī)更接近規(guī)模化發(fā)展，準(zhǔn)備就緒程度更高。氨或氫氣：該選擇哪個(gè)?

由于氨的生產(chǎn)過(guò)程與氫的生產(chǎn)過(guò)程相同，因此有理由質(zhì)疑 H2 是否可以直接用作船用燃料代替 NH3。

為了充分利用氫的燃料潛力并盡量減少船舶所需的空間，需要對(duì)氫進(jìn)行高壓壓縮(250-700巴)或液化(-253°C)。

人們幾乎一致認(rèn)為，與氫相比，氨是一種更受歡迎的能源載體，因?yàn)樗哂懈叩捏w積能量密度和沸點(diǎn)。事實(shí)上，即使在液態(tài)下，儲(chǔ)存氫所需的體積也是石油基燃料 (MDO) 的五倍，而液氨僅為石油基燃料的 2.9 倍左右，但能量含量相同。

氨的主要挑戰(zhàn)…

然而，在氨能夠作為船用燃料商業(yè)化之前，仍需面臨一些挑戰(zhàn)：

毒性。氨對(duì)人類(lèi)和水生生物都有毒;如果吸入高劑量，可能會(huì)致命并導(dǎo)致不良健康影響，包括嚴(yán)重的皮膚燒傷、眼損傷和呼吸衰竭;• 高腐蝕性。氨與水分發(fā)生反應(yīng)，會(huì)腐蝕銅、黃銅、鋅和各種合金，形成綠色/藍(lán)色。因此，氨燃料加注、圍堵和供應(yīng)系統(tǒng)的材料選擇以及設(shè)計(jì)和布置必須考慮鋼腐蝕開(kāi)裂 (SCC) 的可能性;

難點(diǎn)火。氨需要來(lái)自引燃燃料或其他“熱源”的大量能量才能點(diǎn)燃;

易燃性高。壓縮液氨泄漏可能導(dǎo)致閃蒸，這是一種危險(xiǎn)，需要在工作區(qū)域附近可能形成濃密氣體的地方采取預(yù)防措施。因此，防止氨氣釋放和擴(kuò)散將是船舶運(yùn)營(yíng)期間的一項(xiàng)重要安全措施;

排放。盡管氨是一種零碳燃料，但其燃燒可能會(huì)產(chǎn)生一氧化二氮 (N2O)，這是一種全球變暖潛能值為 270 的極其有害的氣體。因此，燃燒氨的內(nèi)燃機(jī)預(yù)計(jì)需要額外的催化作用來(lái)控制向大氣中排放的 N2O;

缺乏法規(guī)。國(guó)際海事組織仍在討論有關(guān)氨燃料處理的國(guó)際海事安全法規(guī)，這直接阻礙了該法規(guī)的通過(guò)。制定指導(dǎo)方針的過(guò)程將需要數(shù)年時(shí)間，盡管區(qū)域?qū)用娴某h正在形成，例如歐盟的“Fit-for-55”計(jì)劃。

結(jié)論

到目前為止，目前還沒(méi)有使用氨燃料的船舶投入使用，但由于發(fā)動(dòng)機(jī)制造商報(bào)告稱過(guò)去幾年氨船用雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)取得了重大進(jìn)展，人們的興趣開(kāi)始增長(zhǎng)。IRENA 估計(jì)，到 2050 年，航運(yùn)業(yè)預(yù)計(jì)將消耗 1.97 億噸氨作為燃料。因此，在未來(lái)的航運(yùn)領(lǐng)域可能不會(huì)由單一的 可持續(xù)燃料主導(dǎo)，而是由多種解決方案的組合主導(dǎo)，某些氨將在該行業(yè)脫碳過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。