利用光热发电技术零排放生产氨气

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利用光热发电技术零排放生产氨气！美科学

家正研究设计新型太阳能反应器"

2020-12-09 19:47

CSPPLAZA 光热发电网讯：氨（NH3）是化肥的重要组成部分，是世界第二大工

业化学品，年产量约 1.8 亿吨，其中近 90%用于满足全球农业生产需求。

同时，鉴于相比绿色氢气有许多优势，:氨也越来越被视为潜在的绿色能源，可

用于电力生产和航运业等一些难以脱碳的行业领域。但是，目前传统生产氨的

主要方式——哈伯-博世法（Haber-Bosch【H-B】）与人类应对气候变化的主旋

律并不相容。

在H-B 工艺中，氢气（H2）和氮气（N2）在可承受高温（350-500°C）高压

（150-300 bar）的反应器中通过放热催化反应生成氨。在工业 H-B 工艺中，这

种氨生产工艺的基本原料是通过消耗碳氢化合物获得的：H2 通常通过蒸汽重整

从甲烷（CH4）中获得，N2 则来自 CH4 燃烧去除氧气（O2）后的空气。

在此过程中，碳氢化合物燃料被燃烧以产生反应过程所需的热量和机械能，但

同时会排放出大量二氧化碳（CO2）。:据统计，全球平均每生产 3吨氨气就会

产生一吨二氧化碳。

能不能用可再生能源以一种更加绿色环保的方式来生产氨呢？比如太阳能？

为了设计这样一种全新的工艺，多国科学家进行了大量的可持续能源研究，也

得到了各国政府的资助。然而，到目前为止，大多数研究人员已经研究了如何

将H-B 过程转化为绿色（无化石燃料）或蓝色（化石燃料，具有碳捕获和储存

功能），但是这些思路并未改变氨气催化反应所需要的高压运行条件。

不过，目前美国能源部资助的一个由桑迪亚国家实验室、乔治亚理工学院和亚

利桑那州立大学组成的多机构项目提出了一个区别大多数研究的创新型思路，

即：利用太阳能聚光集热技术来作为生产氨的唯一能源。

一种全新的太阳能热化学氨生产工艺

据悉，由桑迪亚国家实验室 Andrea Ambrosini 博士领导的多机构团队目前正在

研究这种完全不涉及 H-B 工艺的碳中性氨生产方法。该团队正在评估一种独特

的太阳能热化学氨生产工艺的可行性，该工艺完全不排放二氧化碳。

来自亚利桑那州立大学、参与撰写《太阳能驱动的基于两步热化学循环的空气

氮气分离工艺》的助理研究科学家 Alberto de la Calle 博士介绍：“我们提出了一

种可持续的氨生产思路，不需要化石燃料，而是利用集中太阳能辐射。这种正

在开发的先进太阳能热化学循环技术可以从空气中生产和储存氮气，然后通过

先进的两级工艺生产氨，更重要的是它可以降低合成氨所需的压力。”

该反应过程主要由以下四步组成：第 1步，还原金属氧化物；第 2步，从空气

中分离氮气并重新氧化金属氧化物；第 3步，通过氢气与金属氮化物反应合成

氨；第 4步，用产生的氮气对缺乏氮的氮化物进行再氮化。

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利用光热发电技术零排放生产氨气！美科学家正研究设计新型太阳能反应器 2020-12-0919:47CSPPLAZA光热发电网讯：氨（NH3）是化肥的重要组成部分，是世界第二大工业化学品，年产量约1.8亿吨，其中近90%用于满足全球农业生产需求。同时，鉴于相比绿色氢气有许多优势，氨也越来越被视为潜在的绿色能源，可用于电力生产和航运业等一些难以脱碳的行业领域。但是，目前传统生产氨的主要方式——哈伯-博世法（Haber-Bosch【H-B】）与人类应对气候变化的主旋律并不相容。在H-B工艺中，氢气（H2）和氮气（N2）在可承受高温（350-500°C）高压（150-300bar）的反应器中通过放热...

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