氢燃料是一种清洁的能源载体,有可能为全球脱碳做出重大贡献。氢气的低体积能量密度--无论是压缩气体还是液体形式--使得氢气储存在大多数应用中成为一个复杂问题。这种限制在机载存储领域感受最为强烈,但在氢气的输送和分配方面也存在问题。氢气的低能量密度可能是实施氢燃料电池汽车的专业障碍之一。
一些化学、固态和其他方法已经被研究过,目前正在研究,这些方法可能导致更高的能量储存密度。然而,很少有人注意到使用氨(NH3)作为车辆上储存氢气的介质或作为分配介质的可能性。
使用氨气(NH3)作为氢气载体似乎是能源储存和输送的一个潜在替代方案。由于氨具有较高的氢气体积密度,并且在过去75年中被大量制造用作肥料,因此已经有了大多数储存和运输基础设施。
氨裂解器--现场制氢的有效途径
氨裂解是为工业目的现场生产氢气的最具成本效益的方法之一。裂解可用于将氨转化为氮气(N2)和氢气(H2)的组合,随后可作为燃料加以利用。在电加热炉中,该操作的温度保持在850℃。该炉包含一个镍催化剂和一个安装在炉子中心的离心铸造甑。在这个阶段,氨的裂解是在镍催化剂的存在下进行的。在露点为(-)30°C时,该方法将其基本成分分离为75%的氢气和25%的氮气。由于氮气通常是惰性的,这种混合物被认为是纯氢气。因此,氨裂解成为很多小型和大型工业的现场制氢的最具成本效益、经过试验和可靠的来源。在氨裂解设备之后,一个分子筛净化器减少了残余的氨含量,并产生非常干燥的气体。
应用
氨裂解器被广泛用于以下工业过程。
? 退火、烧结和镀锌过程中的热处理炉
? 减少炉内气氛
? 不锈钢光亮退火
? 碳钢光亮退火
氢气运输方式--集中式与非集中式
当氢气被运输时,类似的导致在车辆上储存氢气的问题的限制也会出现。分散式方法,即进口氨被带到使用点并在现场裂解,预计比集中式方法更具成本效益,即进口氨被集中裂解,然后作为氢气运到使用点。