EES: Haber-Bosch氨在无碳能源格局中当前和未来的作用
雨辰
无碳社会的未来依赖于间歇性生产的可再生能源与我们不断增长的能源需求之间的协调。与短期储存(如电池)相比，氨等高能量密度分子的长期能量储存可以起到缓冲作用。近日，巴斯大学的Alf K Hill等人合作证明了Haber-Bosch合成氨循环确实可以通过用可再生电力的水分解产生的氢气代替二氧化碳密集型的甲烷馈电过程来实现第二次氨革命。这个全新的氨循环路线要求对传统的Haber-Bosch工艺进行重新定义，并在现有的以廉价天然气为基础的工艺基础上进行新的优化。事实上，改用电能作为燃料和原料来取代化石燃料(如甲烷)，将通过使用高效率的电动机和彻底消除二氧化碳的直接排放，显著改善能源效率。尽管电力驱动的Haber-Bosch合成氨在技术上是可行的，但这种革命是否会发生仍然是个问题。研究发现，它的成功取决于两个因素：提高能源效率和开发小规模、分布式和灵活的流程，这些流程可以与地理上隔离的、间歇性的可再生能源相结合。前者不仅需要更高产氢效率的电解槽，而且还需要一种整体的氨合成循环方法，用吸收和催化开发等替代冷凝分离步骤。这些创新将为合适的压力系统、新型氨合成催化剂的开发和应用打开大门，更重要的是，为反应和分离步骤的整合提供机会。一旦实现，绿色氨将通过在交通、供暖、电力、食品等领域直接取代化石燃料，重塑当前的能源格局。
Alf K Hill, Collin Smith and Laura Torrente-Murciano. Current and future role of Haber-Bosch ammonia in a carbon-free energy landscape. Energy & Environmental Science, 2019.
DOI: 10.1039/C9EE02873K
http://doi.org/10.1039/C9EE02873K