氨作为绿色航运燃料:维京能源项目

图片来源:navigator Fortuner/Shutterstock.com

自2003年以来,瓦锡兰而且Eidesvik离岸(一家挪威航运公司)合作开发了环保技术。

加上Equinor，Prototech他们正致力于维京能源项目，这是一个为期五年的示范项目，旨在建造第一艘使用氨动力燃料电池的零排放补给船。

他们的目标是让这艘船在2023年之前建成并运行一年，在那里它的排放将被监测清洁度。

Wärtsilä是一家芬兰公司，正在进行氨作为绿色航运燃料的大规模测试。该公司将氨视为未来船舶使用的关键替代燃料，这将减少整个航运业的温室气体排放。正在对双燃料和火花点火汽油发动机进行试验。

在这些测试之后，从2022年开始，将在船舶的真实环境中进行额外的测试。Wärtsilä Marine的总经理Kaj Portin表示，第一次测试显示了良好的结果，燃烧参数正在不断优化，以提高性能。

氨的使用:发动机，供应和效率

Wärtsilä正在研究一系列的解决方案，将氨用作发动机内的燃料，以及燃料供应和存储能力。这意味着他们正在与船东、造船商、船级社和燃料供应商合作，以全面了解系统和安全要求、排放和效率，同时遵守与海洋使用相关的监管要求。

该公司已经在为液态石油气运输船设计货物装卸系统方面拥有丰富的经验。许多这样的载体是用来运输氨的。

Wärtsilä拥有丰富的发动机转换经验，使他们可以使用其他类型的燃料，如将柴油发动机转换为双燃料发动机，或将发动机转换为甲醇和挥发性有机化合物作为燃料。Wärtsilä也在研究未来使用其他几种燃料，如合成甲烷、氨和氢。

该公司的目标是提供灵活使用燃料类型的发动机和系统。例如，内燃机可以被改造成可以燃烧任何燃料。使用双燃料或火花点火发动机的发动机能够在不改变的情况下燃烧液化天然气。柴油发动机可以使用液体生物燃料、生物柴油或电子柴油。

氨作为燃料背后的科学

氨在世界上的主要用途是作为农业部门的肥料。这使得粮食产量大大增加，以支持不断增长的全球人口。

氨作为一种无碳燃料具有巨大的潜力，因为当它燃烧时，比如在发动机中，它不会像汽油和柴油等化石燃料那样产生二氧化碳。这样做的好处是，在内燃机中燃烧这种燃料不会导致导致全球变暖的温室气体排放。

氨也可以用于燃料电池，产生电力，可以像电池一样为电动机提供动力。在燃料电池中使用氨也不会产生二氧化碳排放。这使得以氨为动力的发动机成为化石燃料发动机的有吸引力的绿色替代品。

在Wärtsilä和Eidesvik Offshore的维京能源项目中，补给船的原型将使用氨燃料电池，为2兆瓦的电动机提供动力。这将为这种系统在现实条件下的表现提供重要数据。

在分子水平上，氨由1个氮原子和3个氢原子组成。化学式是NH_3.．氮可以从空气中提取，因为空气本身含有80%的氮。氢可以从丰富的资源中提取，如水(使用电解)。

因此，提取氮和氢并将其合成氨所需的能量可以由风能和太阳能等可再生能源提供。因此，生产氨的过程可以完全避免二氧化碳的产生。

按照目前的情况，氨可以作为内燃机的燃料，比如汽车和卡车发动机，也可以作为燃料电池的燃料，燃料电池本身通过氧化燃料来发电，比如氨。然后，这些电能驱动电动机，电动机可以像普通发动机一样为车辆提供动力。

氢也可以用作一种清洁燃料，但它在有效运输和储存它的能力方面提出了挑战。氢气在室温下是一种气体，为了使它在经济上与汽油和柴油等其他燃料竞争，它必须储存在与汽油和柴油罐/容器大小相当的容器中。

其本质是，在合理大小的储罐/容器中必须有足够的氢气，以提供与汽油或柴油相当的能量。由于氢气在室温下是气体，这就不可避免地要求将其置于高压(700个大气压)或冷却到极低温度(-253摄氏度)的容器中，以将其转化为液体形式，从而使其体积尽可能小。这两种情况都带来了重大的技术挑战。

在室温(25摄氏度)下以液态形式储存氨需要9.9个大气压的压力。此外，它还可以在大气压力下-33摄氏度的温度下储存。这比氢的要求更容易实现。

在这里注册我们的清洁技术通讯。

在运输和储存氨的能力方面，它与丙烷非常相似。由于氨的沸腾温度和冷凝压力与丙烷的几乎相同，所以为丙烷设计的运输船一般可以用于氨。

然而，目前将氨作为可行的发动机可燃燃料存在重大技术挑战，例如其低可燃性和高水平的氮氧化物排放(这是一种污染源)。

了解更多关于燃料在清洁技术中的应用

氨已经在世界各地大量生产和运输，这意味着运输燃料供应很容易满足由于氨用作燃料而产生的额外氨生产。

氨产量的增加必须通过扩大世界范围内的运输能力来适应，例如用大型海运船只进行运输。氨可以作为燃料，为实际运载氨的船只提供动力。

瓦锡兰而且Eidesvik离岸在测试氨作为船舶燃料的可行性方面发挥着关键作用，并且有大量的科学信息支持这一冒险。

阅读更多:氨-碳排放者还是清洁燃料提供者?

参考资料及进一步阅读

Wärtsilä公司(2020年)引领世界第一艘零排放补给船的发展．[网上]可在以下网址订购:https://www.wartsila.com/media/news/04-02-2020-leading-the-way-towards-the-world-s-first-zero-emissions-supply-vessel(2020年4月12日查阅)。

邦德(2020)Wärtsilä通过首次氨测试推进未来燃料能力．[网上]可在以下网址订购:https://www.seatrade-cruise.com/news/wrtsil-advances-future-fuel-capabilities-first-ammonia-tests(2020年4月12日查阅)。

海事行政人员(2019年)新的研究表明氨作为船用燃料的好处．[在线]可在https://www.maritime-executive.com/article/new-research-shows-benefits-of-ammonia-as-marine-fuel(2020年4月12日查阅)。

Kobayashi, H.， Hayakawa, A.， Kunkuma, K.， and Okafor, E.(2019)氨燃烧科学与技术。燃烧学会学报， 37(1)，第109-133页。https://doi.org/10.1016/j.proci.2018.09.029

免责声明:本文仅代表作者个人观点，并不代表AZoM.com Limited T/A AZoNetwork(本网站的所有者和运营商)的观点。本免责声明是条款和条件本网站的使用。